Next round of APFloat changes.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/Debug.h"
48 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
50 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
52 #include "llvm/Support/Compiler.h"
53 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
54 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
56 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
57 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
58 #include <algorithm>
59 #include <sstream>
60 using namespace llvm;
61 using namespace llvm::PatternMatch;
62
63 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
64 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
65 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
66 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
67 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
68
69 namespace {
70   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
71     : public FunctionPass,
72       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
73     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
74     std::vector<Instruction*> Worklist;
75     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
76     TargetData *TD;
77     bool MustPreserveLCSSA;
78   public:
79     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
80     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
81
82     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
83     /// isn't already in it.
84     void AddToWorkList(Instruction *I) {
85       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
86         Worklist.push_back(I);
87     }
88     
89     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
90     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
91       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
92       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
93       
94       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
95       Worklist[It->second] = 0;
96       
97       WorklistMap.erase(It);
98     }
99     
100     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
101       Instruction *I = Worklist.back();
102       Worklist.pop_back();
103       WorklistMap.erase(I);
104       return I;
105     }
106
107     
108     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
109     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
110     /// now.
111     ///
112     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
113       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
114            UI != UE; ++UI)
115         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
116     }
117
118     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
119     /// the work lists because they might get more simplified now.
120     ///
121     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
122       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
123         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
124           AddToWorkList(Op);
125     }
126     
127     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
128     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
129     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
130     ///
131     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
132     ///
133     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
134       Value *R = I.getOperand(op);
135       
136       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
137         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
138           AddToWorkList(Op);
139           // Set the operand to undef to drop the use.
140           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
141         }
142       
143       return R;
144     }
145
146   public:
147     virtual bool runOnFunction(Function &F);
148     
149     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
150
151     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
152       AU.addRequired<TargetData>();
153       AU.addPreservedID(LCSSAID);
154       AU.setPreservesCFG();
155     }
156
157     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
158
159     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
160     // instruction types.  The semantics are as follows:
161     // Return Value:
162     //    null        - No change was made
163     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
164     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
165     //
166     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
167     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
187     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
189     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
190                                                 Instruction *LHS,
191                                                 ConstantInt *RHS);
192     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
193                                 ConstantInt *DivRHS);
194
195     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
196                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
197     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
198                                      BinaryOperator &I);
199     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
200     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
203     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
204     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
205     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
206     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
210     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
212     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
213     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
214     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
215                                 Instruction *FI);
216     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
217     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
218     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
219     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
220     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
221     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
222     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
223     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
224     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
225     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
226     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
227     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
228     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
229     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
230
231     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
232     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
233
234   private:
235     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
236     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
237
238   public:
239     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
240     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
241     //
242     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
243       assert(New && New->getParent() == 0 &&
244              "New instruction already inserted into a basic block!");
245       BasicBlock *BB = Old.getParent();
246       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
247       AddToWorkList(New);
248       return New;
249     }
250
251     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
252     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
253     /// cast.
254     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
255                             Instruction &Pos) {
256       if (V->getType() == Ty) return V;
257
258       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
259         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
260       
261       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
262       AddToWorkList(C);
263       return C;
264     }
265
266     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
267     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
268     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
269     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
270     // modified.
271     //
272     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
273       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
274       if (&I != V) {
275         I.replaceAllUsesWith(V);
276         return &I;
277       } else {
278         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
279         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
280         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
281         return &I;
282       }
283     }
284
285     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
286     // found to be replacable with another preexisting expression or was
287     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
288     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
289     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
290     //
291     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
292       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
293       if (Old != New)
294         Old->replaceAllUsesWith(New);
295       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
296         AddToWorkList(I);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
298         AddToWorkList(I);
299       return true;
300     }
301     
302     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
303     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
304     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
305     // this function.
306     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
307       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
308       AddUsesToWorkList(I);
309       RemoveFromWorkList(&I);
310       I.eraseFromParent();
311       return 0;  // Don't do anything with FI
312     }
313
314   private:
315     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
316     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
317     /// casts that are known to not do anything...
318     ///
319     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
320                                    Value *V, const Type *DestTy,
321                                    Instruction *InsertBefore);
322
323     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
324     /// commutative operators.
325     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
326
327     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
328     /// most-complex to least-complex order.
329     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
330
331     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
332     /// on the demanded bits.
333     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
334                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
335                               unsigned Depth = 0);
336
337     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
338                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
339       
340     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
341     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
342     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
343     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
344
345     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
346     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
347     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
348     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
349     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
350     
351     
352     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
353                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
354     
355     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
356                               bool isSub, Instruction &I);
357     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
358                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
359     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
360     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
361     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
362
363     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
364   };
365
366   char InstCombiner::ID = 0;
367   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
368 }
369
370 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
371 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
372 static unsigned getComplexity(Value *V) {
373   if (isa<Instruction>(V)) {
374     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
375       return 3;
376     return 4;
377   }
378   if (isa<Argument>(V)) return 3;
379   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
380 }
381
382 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
383 // it.
384 static bool isOnlyUse(Value *V) {
385   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
386 }
387
388 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
389 // though a va_arg area...
390 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
391   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
392     if (ITy->getBitWidth() < 32)
393       return Type::Int32Ty;
394   }
395   return Ty;
396 }
397
398 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
399 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
400 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
401   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
402     return I->getOperand(0);
403   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
404     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
405       return CE->getOperand(0);
406   return 0;
407 }
408
409 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
410 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
411 static Instruction::CastOps 
412 isEliminableCastPair(
413   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
414   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
415   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
416   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
417 ) {
418   
419   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
420   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
421
422   // Get the opcodes of the two Cast instructions
423   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
424   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
425
426   return Instruction::CastOps(
427       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
428                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
429 }
430
431 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
432 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
433 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
434 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
435                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
436   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
437   
438   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
439   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
440     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
441       return false;
442   return true;
443 }
444
445 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
446 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
447 /// casts that are known to not do anything...
448 ///
449 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
450                                              Value *V, const Type *DestTy,
451                                              Instruction *InsertBefore) {
452   if (V->getType() == DestTy) return V;
453   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
454     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
455   
456   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
457 }
458
459 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
460 // operators:
461 //
462 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
463 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
464 //     binary operators.
465 //
466 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
467 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
468 //
469 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
470   bool Changed = false;
471   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
472     Changed = !I.swapOperands();
473
474   if (!I.isAssociative()) return Changed;
475   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
476   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
477     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
478       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
479         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
480                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
481                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
482         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
483         I.setOperand(1, Folded);
484         return true;
485       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
486         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
487             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
488           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
489           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
490
491           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
492           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
493           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
494                                                     Op1->getOperand(0),
495                                                     Op1->getName(), &I);
496           AddToWorkList(New);
497           I.setOperand(0, New);
498           I.setOperand(1, Folded);
499           return true;
500         }
501     }
502   return Changed;
503 }
504
505 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
506 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
507 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
508 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
509   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
510     return false;
511   I.swapOperands();
512   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
513   return true;
514 }
515
516 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
517 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
518 //
519 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
520   if (BinaryOperator::isNeg(V))
521     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
522
523   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
524   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
525     return ConstantExpr::getNeg(C);
526   return 0;
527 }
528
529 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
530   if (BinaryOperator::isNot(V))
531     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
532
533   // Constants can be considered to be not'ed values...
534   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
535     return ConstantInt::get(~C->getValue());
536   return 0;
537 }
538
539 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
540 // other computations (because it has a constant operand), return the
541 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
542 // Otherwise, return null.
543 //
544 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
545   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
546     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
547       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
548         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
549           return I->getOperand(0);
550       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
551         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
552           // The multiplier is really 1 << CST.
553           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
554           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
555           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
556           return I->getOperand(0);
557         }
558     }
559   return 0;
560 }
561
562 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
563 /// expression, return it.
564 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
565   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
566   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
567     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
568       return cast<User>(V);
569   return false;
570 }
571
572 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
573 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
574   APInt Val(C->getValue());
575   return ConstantInt::get(++Val);
576 }
577 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
578 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
579   APInt Val(C->getValue());
580   return ConstantInt::get(--Val);
581 }
582 /// Add - Add two ConstantInts together
583 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
584   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
585 }
586 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
587 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
588   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
589 }
590 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
591 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
592   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
593 }
594 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
595 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
596   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
597 }
598
599 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
600 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
601 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
602 /// processing.
603 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
604 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
605 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
606 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
607 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
608 /// this won't lose us code quality.
609 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
610                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
611   assert(V && "No Value?");
612   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
613   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
614   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
615          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
616          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
617          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
618   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
619     // We know all of the bits for a constant!
620     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
621     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
622     return;
623   }
624
625   if (Depth == 6 || Mask == 0)
626     return;  // Limit search depth.
627
628   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
629   if (!I) return;
630
631   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
632   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
633   
634   switch (I->getOpcode()) {
635   case Instruction::And: {
636     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
637     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
638     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
640     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
641     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
642     
643     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
644     KnownOne &= KnownOne2;
645     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
646     KnownZero |= KnownZero2;
647     return;
648   }
649   case Instruction::Or: {
650     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
651     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
653     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
654     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
655     
656     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
657     KnownZero &= KnownZero2;
658     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
659     KnownOne |= KnownOne2;
660     return;
661   }
662   case Instruction::Xor: {
663     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
664     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
665     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
666     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
667     
668     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
669     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
670     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
671     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
672     KnownZero = KnownZeroOut;
673     return;
674   }
675   case Instruction::Select:
676     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
677     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
678     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
679     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
680
681     // Only known if known in both the LHS and RHS.
682     KnownOne &= KnownOne2;
683     KnownZero &= KnownZero2;
684     return;
685   case Instruction::FPTrunc:
686   case Instruction::FPExt:
687   case Instruction::FPToUI:
688   case Instruction::FPToSI:
689   case Instruction::SIToFP:
690   case Instruction::PtrToInt:
691   case Instruction::UIToFP:
692   case Instruction::IntToPtr:
693     return; // Can't work with floating point or pointers
694   case Instruction::Trunc: {
695     // All these have integer operands
696     uint32_t SrcBitWidth = 
697       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
698     APInt MaskIn(Mask);
699     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
700     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
701     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
702     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
703     KnownZero.trunc(BitWidth);
704     KnownOne.trunc(BitWidth);
705     return;
706   }
707   case Instruction::BitCast: {
708     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
709     if (SrcTy->isInteger()) {
710       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
711       return;
712     }
713     break;
714   }
715   case Instruction::ZExt:  {
716     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
717     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
718     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
719       
720     APInt MaskIn(Mask);
721     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
722     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
723     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
724     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
725     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
726     // The top bits are known to be zero.
727     KnownZero.zext(BitWidth);
728     KnownOne.zext(BitWidth);
729     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
730     return;
731   }
732   case Instruction::SExt: {
733     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
734     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
735     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
736       
737     APInt MaskIn(Mask); 
738     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
739     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
740     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
741     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
742     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
743     KnownZero.zext(BitWidth);
744     KnownOne.zext(BitWidth);
745
746     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
747     // top bits of the result.
748     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
749       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
750     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
751       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     return;
753   }
754   case Instruction::Shl:
755     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
756     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
757       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
758       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
759       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
760       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
761       KnownZero <<= ShiftAmt;
762       KnownOne  <<= ShiftAmt;
763       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
764       return;
765     }
766     break;
767   case Instruction::LShr:
768     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
769     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
770       // Compute the new bits that are at the top now.
771       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
772       
773       // Unsigned shift right.
774       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
775       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
776       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
777       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
778       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
779       // high bits known zero.
780       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
781       return;
782     }
783     break;
784   case Instruction::AShr:
785     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
786     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
787       // Compute the new bits that are at the top now.
788       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
789       
790       // Signed shift right.
791       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
792       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
793       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
794       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
795       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
796         
797       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
798       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
799         KnownZero |= HighBits;
800       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
801         KnownOne |= HighBits;
802       return;
803     }
804     break;
805   }
806 }
807
808 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
809 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
810 /// for bits that V cannot have.
811 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
812   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
813   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
814   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
815   return (KnownZero & Mask) == Mask;
816 }
817
818 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
819 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
820 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
821 /// constant and return true.
822 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
823                                    APInt Demanded) {
824   assert(I && "No instruction?");
825   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
826
827   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
828   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
829   if (!OpC) return false;
830
831   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
832   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
833   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
834     return false;
835
836   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
837   Demanded &= OpC->getValue();
838   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
839   return true;
840 }
841
842 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
843 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
844 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
845 // min/max.
846 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
847                                                    const APInt& KnownZero,
848                                                    const APInt& KnownOne,
849                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
850   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
851   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
852          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
853          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
854          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
855   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
856
857   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
858   // bit if it is unknown.
859   Min = KnownOne;
860   Max = KnownOne|UnknownBits;
861   
862   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
863     Min.set(BitWidth-1);
864     Max.clear(BitWidth-1);
865   }
866 }
867
868 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
869 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
870 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
871 // min/max.
872 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
873                                                      const APInt &KnownZero,
874                                                      const APInt &KnownOne,
875                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
876   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
877   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
878          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
879          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
880          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
881   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
882   
883   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
884   Min = KnownOne;
885   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
886   Max = KnownOne|UnknownBits;
887 }
888
889 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
890 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
891 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
892 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
893 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
894 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
895 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
896 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
897 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
898 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
899 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
900 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
901 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
902 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
903 /// and KnownOne must all be the same.
904 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
905                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
906                                         unsigned Depth) {
907   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
908   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
909   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
910   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
911   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
912          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
913          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
914          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
915           must have same BitWidth");
916   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
917     // We know all of the bits for a constant!
918     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
919     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
920     return false;
921   }
922   
923   KnownZero.clear(); 
924   KnownOne.clear();
925   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
926     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
927       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
928       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
929       return false;
930     }
931     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
932     // just set the DemandedMask to all bits.
933     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
934   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
935     if (V != UndefValue::get(VTy))
936       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
937     return false;
938   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
939     return false;
940   }
941   
942   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
943   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
944
945   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
946   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
947   switch (I->getOpcode()) {
948   default: break;
949   case Instruction::And:
950     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
951     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
952                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
953       return true;
954     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
955            "Bits known to be one AND zero?"); 
956
957     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
958     // LHS.
959     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
960                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
961       return true;
962     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
963            "Bits known to be one AND zero?"); 
964
965     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
966     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
967     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
968         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
969       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
970     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
971         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
972       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
973     
974     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
975     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
976       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
977       
978     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
979     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
980       return UpdateValueUsesWith(I, I);
981       
982     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
983     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
984     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
985     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
986     break;
987   case Instruction::Or:
988     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
989     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
990                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
991       return true;
992     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
993            "Bits known to be one AND zero?"); 
994     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
995     // LHS.
996     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
997                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
998       return true;
999     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1000            "Bits known to be one AND zero?"); 
1001     
1002     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1003     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1004     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1005         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1006       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1007     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1008         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1009       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1010
1011     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1012     // the other side, just use the 'other' side.
1013     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1014         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1015       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1016     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1017         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1018       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1019         
1020     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1021     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1022       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1023           
1024     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1025     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1026     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1027     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1028     break;
1029   case Instruction::Xor: {
1030     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1031                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1032       return true;
1033     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1034            "Bits known to be one AND zero?"); 
1035     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1036                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1037       return true;
1038     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1039            "Bits known to be one AND zero?"); 
1040     
1041     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1042     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1043     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1044       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1045     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1047     
1048     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1049     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1050                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1051     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1052     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1053                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1054     
1055     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1056     // other, turn this into an *inclusive* or.
1057     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1058     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1059       Instruction *Or =
1060         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1061                                  I->getName());
1062       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1063       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1064     }
1065     
1066     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1067     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1068     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1069     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1070     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1071       // all known
1072       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1073         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1074         Instruction *And = 
1075           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1076         InsertNewInstBefore(And, *I);
1077         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1078       }
1079     }
1080     
1081     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1082     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1083     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1084       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1085     
1086     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1087     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1088     break;
1089   }
1090   case Instruction::Select:
1091     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1092                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1093       return true;
1094     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1095                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1096       return true;
1097     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1098            "Bits known to be one AND zero?"); 
1099     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     
1102     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1103     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1104       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     
1108     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1109     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1110     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1111     break;
1112   case Instruction::Trunc: {
1113     uint32_t truncBf = 
1114       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1115     DemandedMask.zext(truncBf);
1116     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1117     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1118     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1119                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1120       return true;
1121     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1122     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1123     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1124     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1125            "Bits known to be one AND zero?"); 
1126     break;
1127   }
1128   case Instruction::BitCast:
1129     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1130       return false;
1131       
1132     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1133                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1134       return true;
1135     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1136            "Bits known to be one AND zero?"); 
1137     break;
1138   case Instruction::ZExt: {
1139     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1140     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1141     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1142     
1143     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1144     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1145     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1146     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1147                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1148       return true;
1149     DemandedMask.zext(BitWidth);
1150     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1151     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1152     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1153            "Bits known to be one AND zero?"); 
1154     // The top bits are known to be zero.
1155     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1156     break;
1157   }
1158   case Instruction::SExt: {
1159     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1160     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1161     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1162     
1163     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1164                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1165
1166     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1167     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1168     // bit is demanded.
1169     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1170       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1171       
1172     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1173     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1174     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1175     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1176                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1177       return true;
1178     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1179     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1180     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1181     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1182            "Bits known to be one AND zero?"); 
1183       
1184     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1185     // top bits of the result.
1186
1187     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1188     // convert this into a zero extension.
1189     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1190     {
1191       // Convert to ZExt cast
1192       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1193       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1194     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1195       RHSKnownOne |= NewBits;
1196     }
1197     break;
1198   }
1199   case Instruction::Add: {
1200     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1201     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1202     // either.
1203     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1204       
1205     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1206     // we can do.
1207     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1208       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1209       // won't work if the RHS is zero.
1210       if (RHS->isZero())
1211         break;
1212       
1213       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1214       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1215       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1216
1217       // Find information about known zero/one bits in the input.
1218       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1219                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1220         return true;
1221
1222       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1223       // the constant.
1224       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1225         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1226       
1227       // Avoid excess work.
1228       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1229         break;
1230       
1231       // Turn it into OR if input bits are zero.
1232       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1233         Instruction *Or =
1234           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1235                                    I->getName());
1236         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1237         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1238       }
1239       
1240       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1241       // depending on potential carries from the input constant and the
1242       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1243       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1244       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1245       
1246       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1247       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1248       // this scan.
1249       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1250       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1251       
1252       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1253       
1254       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1255       // other, and there is no input carry.
1256       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1257                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1258       
1259       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1260       // is no input carry.
1261       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1262     } else {
1263       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1264       // the high bits of its LHS or RHS.
1265       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1266         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1267         // significant bit and all those below it.
1268         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1269         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1270                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1271           return true;
1272         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1273                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1274           return true;
1275       }
1276     }
1277     break;
1278   }
1279   case Instruction::Sub:
1280     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1281     // the high bits of its LHS or RHS.
1282     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1283       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1284       // significant bit and all those below it.
1285       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1286       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1287       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1288                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1289         return true;
1290       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1291                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1292         return true;
1293     }
1294     break;
1295   case Instruction::Shl:
1296     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1297       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1298       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1299       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1300                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1301         return true;
1302       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1303              "Bits known to be one AND zero?"); 
1304       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1305       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1306       // low bits known zero.
1307       if (ShiftAmt)
1308         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1309     }
1310     break;
1311   case Instruction::LShr:
1312     // For a logical shift right
1313     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1314       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1315       
1316       // Unsigned shift right.
1317       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1318       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1319                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1320         return true;
1321       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1322              "Bits known to be one AND zero?"); 
1323       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1324       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1325       if (ShiftAmt) {
1326         // Compute the new bits that are at the top now.
1327         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1328         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1329       }
1330     }
1331     break;
1332   case Instruction::AShr:
1333     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1334     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1335     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1336     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1337     if (DemandedMask == 1) {
1338       // Perform the logical shift right.
1339       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1340                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1341       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1342       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1343     }    
1344
1345     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1346     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1347     if (DemandedMask.isSignBit())
1348       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1349     
1350     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1351       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1352       
1353       // Signed shift right.
1354       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1355       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1356       // demanded.
1357       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1358         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1359       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1360                                DemandedMaskIn,
1361                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1362         return true;
1363       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1364              "Bits known to be one AND zero?"); 
1365       // Compute the new bits that are at the top now.
1366       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1367       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1368       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1369         
1370       // Handle the sign bits.
1371       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1372       // Adjust to where it is now in the mask.
1373       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1374         
1375       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1376       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1377       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1378           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1379         // Perform the logical shift right.
1380         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1381                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1382         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1383         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1384       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1385         RHSKnownOne |= HighBits;
1386       }
1387     }
1388     break;
1389   }
1390   
1391   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1392   // constant.
1393   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1394     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1395   return false;
1396 }
1397
1398
1399 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1400 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1401 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1402 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1403 ///
1404 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1405 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1406 /// returned.  This returns null if no change was made.
1407 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1408                                                 uint64_t &UndefElts,
1409                                                 unsigned Depth) {
1410   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1411   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1412   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1413   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1414          "Invalid DemandedElts!");
1415
1416   if (isa<UndefValue>(V)) {
1417     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1418     UndefElts = EltMask;
1419     return 0;
1420   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1421     UndefElts = EltMask;
1422     return UndefValue::get(V->getType());
1423   }
1424   
1425   UndefElts = 0;
1426   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1427     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1428     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1429
1430     std::vector<Constant*> Elts;
1431     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1432       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1433         Elts.push_back(Undef);
1434         UndefElts |= (1ULL << i);
1435       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1436         Elts.push_back(Undef);
1437         UndefElts |= (1ULL << i);
1438       } else {                               // Otherwise, defined.
1439         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1440       }
1441         
1442     // If we changed the constant, return it.
1443     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1444     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1445   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1446     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1447     // set to undef.
1448     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1449     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1450     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1451     std::vector<Constant*> Elts;
1452     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1453       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1454     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1455     return ConstantVector::get(Elts);
1456   }
1457   
1458   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1459     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1460       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1461       return false;
1462     }
1463     return false;
1464   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1465     return false;
1466   }
1467   
1468   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1469   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1470   
1471   bool MadeChange = false;
1472   uint64_t UndefElts2;
1473   Value *TmpV;
1474   switch (I->getOpcode()) {
1475   default: break;
1476     
1477   case Instruction::InsertElement: {
1478     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1479     // demand exactly the same input as we produce.
1480     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1481     if (Idx == 0) {
1482       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1483       // which elt is getting updated.
1484       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1485                                         UndefElts2, Depth+1);
1486       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1487       break;
1488     }
1489     
1490     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1491     // insertelement.
1492     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1493     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1494       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1495     
1496     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1497     // input demanded set is simpler than the output set.
1498     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1499                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1500                                       UndefElts, Depth+1);
1501     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1502
1503     // The inserted element is defined.
1504     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1505     break;
1506   }
1507   case Instruction::BitCast: {
1508     // Vector->vector casts only.
1509     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1510     if (!VTy) break;
1511     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1512     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1513     unsigned Ratio;
1514
1515     if (VWidth == InVWidth) {
1516       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1517       // elements as are demanded of us.
1518       Ratio = 1;
1519       InputDemandedElts = DemandedElts;
1520     } else if (VWidth > InVWidth) {
1521       // Untested so far.
1522       break;
1523       
1524       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1525       // then an input element is live if any of the corresponding output
1526       // elements are live.
1527       Ratio = VWidth/InVWidth;
1528       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1529         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1530           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1531       }
1532     } else {
1533       // Untested so far.
1534       break;
1535       
1536       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1537       // then an input element is live if the corresponding output element is
1538       // live.
1539       Ratio = InVWidth/VWidth;
1540       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1541         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1542           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1543     }
1544     
1545     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1546     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1547                                       UndefElts2, Depth+1);
1548     if (TmpV) {
1549       I->setOperand(0, TmpV);
1550       MadeChange = true;
1551     }
1552     
1553     UndefElts = UndefElts2;
1554     if (VWidth > InVWidth) {
1555       assert(0 && "Unimp");
1556       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1557       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1558       // undef.
1559       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1560         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1561           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1562     } else if (VWidth < InVWidth) {
1563       assert(0 && "Unimp");
1564       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1565       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1566       // elements are undef.
1567       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1568       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1569         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1570           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1571     }
1572     break;
1573   }
1574   case Instruction::And:
1575   case Instruction::Or:
1576   case Instruction::Xor:
1577   case Instruction::Add:
1578   case Instruction::Sub:
1579   case Instruction::Mul:
1580     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1581     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1582                                       UndefElts, Depth+1);
1583     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1584     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1585                                       UndefElts2, Depth+1);
1586     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1587       
1588     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1589     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1590     UndefElts &= UndefElts2;
1591     break;
1592     
1593   case Instruction::Call: {
1594     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1595     if (!II) break;
1596     switch (II->getIntrinsicID()) {
1597     default: break;
1598       
1599     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1600     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1601     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1602     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1603     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1606     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1609       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1610                                         UndefElts, Depth+1);
1611       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1612       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1613                                         UndefElts2, Depth+1);
1614       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1615
1616       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1617       // scalarize it now.
1618       if (DemandedElts == 1) {
1619         switch (II->getIntrinsicID()) {
1620         default: break;
1621         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1622         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1623         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1624         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1625           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1626           Value *LHS = II->getOperand(1);
1627           Value *RHS = II->getOperand(2);
1628           // Extract the element as scalars.
1629           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1630           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1631           
1632           switch (II->getIntrinsicID()) {
1633           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1634           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1635           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1636             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1637                                                         II->getName()), *II);
1638             break;
1639           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1640           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1641             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1642                                                          II->getName()), *II);
1643             break;
1644           }
1645           
1646           Instruction *New =
1647             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1648                                   II->getName());
1649           InsertNewInstBefore(New, *II);
1650           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1651           return New;
1652         }            
1653       }
1654         
1655       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1656       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1657       UndefElts &= UndefElts2;
1658       break;
1659     }
1660     break;
1661   }
1662   }
1663   return MadeChange ? I : 0;
1664 }
1665
1666 /// @returns true if the specified compare predicate is
1667 /// true when both operands are equal...
1668 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1669 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1670   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1671          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1672          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1673 }
1674
1675 /// @returns true if the specified compare instruction is
1676 /// true when both operands are equal...
1677 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1678 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1679   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1680 }
1681
1682 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1683 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1684 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1685 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1686 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1687 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1688 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1689 ///
1690 template<typename Functor>
1691 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1692   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1693   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1694
1695   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1696   if (F.shouldApply(LHS))
1697     return F.apply(Root);
1698
1699   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1700   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1701   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1702     // Should we apply this transform to the RHS?
1703     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1704
1705     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1706     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1707       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1708       ShouldApply = true;
1709     }
1710
1711     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1712     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1713     if (ShouldApply) {
1714       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1715
1716       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1717       // and perform the reassociation.
1718       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1719
1720       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1721       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1722
1723       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1724       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1725       if (&Root == TmpLHSI) {
1726         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1727         return 0;
1728       }
1729       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1730       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1731       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1732       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1733       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1734       ARI = Root;
1735
1736       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1737       // get to LHSI.
1738       while (TmpLHSI != LHSI) {
1739         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1740         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1741         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1742         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1743         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1744         ARI = NextLHSI;
1745
1746         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1747         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1748         TmpLHSI = NextLHSI;
1749         ExtraOperand = NextOp;
1750       }
1751
1752       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1753       // the transformation...
1754       return F.apply(Root);
1755     }
1756
1757     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1758   }
1759   return 0;
1760 }
1761
1762
1763 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1764 struct AddRHS {
1765   Value *RHS;
1766   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1767   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1768   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1769     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1770                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1771   }
1772 };
1773
1774 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1775 //                 iff C1&C2 == 0
1776 struct AddMaskingAnd {
1777   Constant *C2;
1778   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1779   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1780     ConstantInt *C1;
1781     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1782            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1783   }
1784   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1785     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1786   }
1787 };
1788
1789 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1790                                              InstCombiner *IC) {
1791   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1792     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1793       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1794
1795     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1796           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1797   }
1798
1799   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1800   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1801   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1802
1803   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1804     if (ConstIsRHS)
1805       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1806     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1807   }
1808
1809   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1810   if (!ConstIsRHS)
1811     std::swap(Op0, Op1);
1812   Instruction *New;
1813   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1814     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1815   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1816     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1817                           SO->getName()+".cmp");
1818   else {
1819     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1820     abort();
1821   }
1822   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1823 }
1824
1825 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1826 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1827 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1828 // not have a second operand.
1829 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1830                                      InstCombiner *IC) {
1831   // Don't modify shared select instructions
1832   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1833   Value *TV = SI->getOperand(1);
1834   Value *FV = SI->getOperand(2);
1835
1836   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1837     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1838     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1839
1840     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1841     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1842
1843     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1844                           SelectFalseVal);
1845   }
1846   return 0;
1847 }
1848
1849
1850 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1851 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1852 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1853 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1854   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1855   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1856   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1857
1858   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1859   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1860   // or if *it* is a PHI, bail out.
1861   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1862   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1863     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1864       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1865       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1866       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1867       
1868       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1869       // loop.
1870       if (NonConstBB == I.getParent())
1871         return 0;
1872     }
1873   
1874   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1875   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1876   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1877   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1878   if (NonConstBB) {
1879     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1880     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1881   }
1882
1883   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1884   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1885   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1886   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1887   NewPN->takeName(PN);
1888
1889   // Next, add all of the operands to the PHI.
1890   if (I.getNumOperands() == 2) {
1891     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1892     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1893       Value *InV = 0;
1894       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1895         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1896           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1897         else
1898           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1899       } else {
1900         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1901         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1902           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1903                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1904                                        NonConstBB->getTerminator());
1905         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1906           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1907                                 CI->getPredicate(),
1908                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1909                                 NonConstBB->getTerminator());
1910         else
1911           assert(0 && "Unknown binop!");
1912         
1913         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1914       }
1915       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1916     }
1917   } else { 
1918     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1919     const Type *RetTy = CI->getType();
1920     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1921       Value *InV;
1922       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1923         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1924       } else {
1925         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1926         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1927                                I.getType(), "phitmp", 
1928                                NonConstBB->getTerminator());
1929         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1930       }
1931       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1932     }
1933   }
1934   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1935 }
1936
1937 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1938   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1939   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1940
1941   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1942     // X + undef -> undef
1943     if (isa<UndefValue>(RHS))
1944       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1945
1946     // X + 0 --> X
1947     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1948       if (RHSC->isNullValue())
1949         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1950     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1951       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1952         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1953     }
1954
1955     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1956       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1957       const APInt& Val = CI->getValue();
1958       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1959       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1960         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1961       
1962       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1963       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1964       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1965         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1966         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1967                                  KnownZero, KnownOne))
1968           return &I;
1969       }
1970     }
1971
1972     if (isa<PHINode>(LHS))
1973       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1974         return NV;
1975     
1976     ConstantInt *XorRHS = 0;
1977     Value *XorLHS = 0;
1978     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1979         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1980       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1981       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1982       
1983       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1984       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1985       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1986       do {
1987         if (TySizeBits > Size) {
1988           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1989           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1990           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1991               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1992             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1993             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1994                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1995               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1996             break;
1997           }
1998         }
1999         Size >>= 1;
2000         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2001         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2002       } while (Size >= 1);
2003       
2004       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2005       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2006       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2007       // up to something that the back ends can handle.
2008       const Type *MiddleType = 0;
2009       switch (Size) {
2010         default: break;
2011         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2012         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2013         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2014       }
2015       if (MiddleType) {
2016         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2017         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2018         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2019       }
2020     }
2021   }
2022
2023   // X + X --> X << 1
2024   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2025     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2026
2027     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2028       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2029         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2030           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2031     }
2032     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2033       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2034         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2035           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2036     }
2037   }
2038
2039   // -A + B  -->  B - A
2040   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2041     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2042
2043   // A + -B  -->  A - B
2044   if (!isa<Constant>(RHS))
2045     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2046       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2047
2048
2049   ConstantInt *C2;
2050   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2051     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2052       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2053
2054     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2055     ConstantInt *C1;
2056     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2057       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2058   }
2059
2060   // X + X*C --> X * (C+1)
2061   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2062     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2063
2064   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2065   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2066     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2067   
2068
2069   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2070   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2071     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2072       return R;
2073
2074   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2075     Value *X = 0;
2076     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2077       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2078
2079     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2080     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2081       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2082       if (Anded == CRHS) {
2083         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2084         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2085         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2086
2087         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2088         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2089
2090         // See if the and mask includes all of these bits.
2091         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2092
2093         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2094           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2095           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2096                                                             LHS->getName()), I);
2097           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2098         }
2099       }
2100     }
2101
2102     // Try to fold constant add into select arguments.
2103     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2104       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2105         return R;
2106   }
2107
2108   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2109   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2110   //     intptrtype
2111   {
2112     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2113     Value *Other = RHS;
2114     if (!CI) {
2115       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2116       Other = LHS;
2117     }
2118     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2119         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2120          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2121         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2122       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2123                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2124       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2125       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2126     }
2127   }
2128
2129   return Changed ? &I : 0;
2130 }
2131
2132 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2133 // highest order bit set.
2134 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2135   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2136   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2137 }
2138
2139 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2140   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2141
2142   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2143     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2144
2145   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2146   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2147     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2148
2149   if (isa<UndefValue>(Op0))
2150     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2151   if (isa<UndefValue>(Op1))
2152     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2153
2154   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2155     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2156     if (C->isAllOnesValue())
2157       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2158
2159     // C - ~X == X + (1+C)
2160     Value *X = 0;
2161     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2162       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2163
2164     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2165     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2166     if (C->isZero()) {
2167       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2168         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2169           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2170             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2171             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2172                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2173               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2174               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2175                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2176             }
2177           }
2178         }
2179         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2180           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2181             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2182             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2183                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2184               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2185               return BinaryOperator::createLShr(
2186                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2187             }
2188           }
2189         } 
2190     }
2191
2192     // Try to fold constant sub into select arguments.
2193     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2194       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2195         return R;
2196
2197     if (isa<PHINode>(Op0))
2198       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2199         return NV;
2200   }
2201
2202   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2203     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2204         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2205       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2206         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2207       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2208         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2209       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2210         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2211           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2212           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2213                                            Op1I->getOperand(0));
2214       }
2215     }
2216
2217     if (Op1I->hasOneUse()) {
2218       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2219       // is not used by anyone else...
2220       //
2221       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2222           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2223         // Swap the two operands of the subexpr...
2224         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2225         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2226         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2227
2228         // Create the new top level add instruction...
2229         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2230       }
2231
2232       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2233       //
2234       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2235           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2236         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2237
2238         Value *NewNot =
2239           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2240         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2241       }
2242
2243       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2244       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2245         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2246           if (CSI->isZero())
2247             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2248               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2249                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2250
2251       // X - X*C --> X * (1-C)
2252       ConstantInt *C2 = 0;
2253       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2254         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2255         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2256       }
2257     }
2258   }
2259
2260   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2261     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2262       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2263         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2264           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2265         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2266           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2267       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2268         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2269           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2270       }
2271
2272   ConstantInt *C1;
2273   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2274     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2275       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2276
2277     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2278     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2279       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2280   }
2281   return 0;
2282 }
2283
2284 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2285 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2286 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2287 /// signed.
2288 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2289                            bool &TrueIfSigned) {
2290   switch (pred) {
2291   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2292     TrueIfSigned = true;
2293     return RHS->isZero();
2294   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2295     TrueIfSigned = true;
2296     return RHS->isAllOnesValue();
2297   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2298     TrueIfSigned = false;
2299     return RHS->isAllOnesValue();
2300   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2301     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2302     TrueIfSigned = true;
2303     return RHS->getValue() ==
2304       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2305   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2306     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2307     TrueIfSigned = true;
2308     return RHS->getValue() == 
2309       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2310   default:
2311     return false;
2312   }
2313 }
2314
2315 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2316   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2317   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2318
2319   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2320     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2321
2322   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2323   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2324     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2325
2326       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2327       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2328         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2329           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2330             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2331                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2332
2333       if (CI->isZero())
2334         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2335       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2336         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2337       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2338         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2339
2340       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2341       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2342         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2343                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2344       }
2345     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2346       if (Op1F->isNullValue())
2347         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2348
2349       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2350       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2351       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2352         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2353     }
2354     
2355     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2356       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2357           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2358         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2359         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2360                                                      Op1, "tmp");
2361         InsertNewInstBefore(Add, I);
2362         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2363                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2364         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2365         
2366       }
2367
2368     // Try to fold constant mul into select arguments.
2369     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2370       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2371         return R;
2372
2373     if (isa<PHINode>(Op0))
2374       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2375         return NV;
2376   }
2377
2378   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2379     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2380       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2381
2382   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2383   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2384   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2385   // formed.
2386   CastInst *BoolCast = 0;
2387   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2388     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2389       BoolCast = CI;
2390   if (!BoolCast)
2391     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2392       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2393         BoolCast = CI;
2394   if (BoolCast) {
2395     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2396       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2397       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2398       bool TIS = false;
2399       
2400       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2401       // multiply into a shift/and combination.
2402       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2403           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2404           TIS) {
2405         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2406         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2407                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2408         Value *V =
2409           InsertNewInstBefore(
2410             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2411                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2412                                             ".mask"), I);
2413
2414         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2415         // or truncate to the multiply type.
2416         if (I.getType() != V->getType()) {
2417           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2418           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2419           Instruction::CastOps opcode = 
2420             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2421              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2422           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2423         }
2424
2425         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2426         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2427       }
2428     }
2429   }
2430
2431   return Changed ? &I : 0;
2432 }
2433
2434 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2435 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2436 /// used by the visitors to those instructions.
2437 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2438 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2439   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2440
2441   // undef / X -> 0
2442   if (isa<UndefValue>(Op0))
2443     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2444
2445   // X / undef -> undef
2446   if (isa<UndefValue>(Op1))
2447     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2448
2449   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2450   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2451     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2452     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2453     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2454     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2455     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2456     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2457       if (ST->isNullValue()) {
2458         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2459         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2460           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2461         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2462           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2463         else
2464           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2465         return &I;
2466       }
2467
2468     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2469     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2470       if (ST->isNullValue()) {
2471         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2472         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2473           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2474         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2475           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2476         else
2477           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2478         return &I;
2479       }
2480   }
2481
2482   return 0;
2483 }
2484
2485 /// This function implements the transforms common to both integer division
2486 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2487 /// division instructions.
2488 /// @brief Common integer divide transforms
2489 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2490   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2491
2492   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2493     return Common;
2494
2495   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2496     // div X, 1 == X
2497     if (RHS->equalsInt(1))
2498       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2499
2500     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2501     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2502       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2503         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2504           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2505                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2506         }
2507
2508     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2509       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2510         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2511           return R;
2512       if (isa<PHINode>(Op0))
2513         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2514           return NV;
2515     }
2516   }
2517
2518   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2519   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2520     if (LHS->equalsInt(0))
2521       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2522
2523   return 0;
2524 }
2525
2526 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2527   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2528
2529   // Handle the integer div common cases
2530   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2531     return Common;
2532
2533   // X udiv C^2 -> X >> C
2534   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2535   // if so, convert to a right shift.
2536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2537     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2538       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2539                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2540   }
2541
2542   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2543   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2544     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2545         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2546       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2547       if (C1.isPowerOf2()) {
2548         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2549         const Type *NTy = N->getType();
2550         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2551           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2552           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2553         }
2554         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2555       }
2556     }
2557   }
2558   
2559   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2560   // where C1&C2 are powers of two.
2561   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2562     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2563       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2564         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2565         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2566           // Compute the shift amounts
2567           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2568           // Construct the "on true" case of the select
2569           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2570           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2571                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2572           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2573   
2574           // Construct the "on false" case of the select
2575           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2576           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2577                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2578           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2579
2580           // construct the select instruction and return it.
2581           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2582         }
2583       }
2584   return 0;
2585 }
2586
2587 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2588   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2589
2590   // Handle the integer div common cases
2591   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2592     return Common;
2593
2594   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2595     // sdiv X, -1 == -X
2596     if (RHS->isAllOnesValue())
2597       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2598
2599     // -X/C -> X/-C
2600     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2601       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2602   }
2603
2604   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2605   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2606   if (I.getType()->isInteger()) {
2607     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2608     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2609       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2610     }
2611   }      
2612   
2613   return 0;
2614 }
2615
2616 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2617   return commonDivTransforms(I);
2618 }
2619
2620 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2621 /// of some factor, return that factor.
2622 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2623   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2624     return CI;
2625   
2626   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2627   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2628   
2629   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2630   if (!I) return Result;
2631   
2632   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2633     // Handle multiplies by a constant, etc.
2634     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2635                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2636   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2637     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2638     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2639       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2640       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2641     }
2642   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2643     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2644       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2645       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2646       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2647         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2648                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2649     }
2650   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2651     // Only handle int->int casts.
2652     if (!CI->isIntegerCast())
2653       return Result;
2654     Value *Op = CI->getOperand(0);
2655     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2656   }    
2657   return Result;
2658 }
2659
2660 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2661 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2662 /// is used by the visitors to those instructions.
2663 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2664 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2665   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2666
2667   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2668   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2669     if (LHS->isNullValue())
2670       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2671
2672   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2673     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2674   if (isa<UndefValue>(Op1))
2675     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2676
2677   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2678   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2679     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2680     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2681     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2682     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2683     // simplified also.
2684     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2685       if (ST->isNullValue()) {
2686         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2687         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2688           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2689         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2690           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2691         else
2692           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2693         return &I;
2694       }
2695     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2696     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2697       if (ST->isNullValue()) {
2698         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2699         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2700           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2701         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2702           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2703         else
2704           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2705         return &I;
2706       }
2707   }
2708
2709   return 0;
2710 }
2711
2712 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2713 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2714 /// remainder instructions.
2715 /// @brief Common integer remainder transforms
2716 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2717   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2718
2719   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2720     return common;
2721
2722   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2723     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2724     if (RHS->equalsInt(0))
2725       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2726     
2727     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2728       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2729
2730     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2731       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2732         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2733           return R;
2734       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2735         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2736           return NV;
2737       }
2738       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2739       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2740         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2741     }
2742   }
2743
2744   return 0;
2745 }
2746
2747 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2748   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2749
2750   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2751     return common;
2752   
2753   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2754     // X urem C^2 -> X and C
2755     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2756     // if so, convert to a bitwise and.
2757     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2758       if (C->getValue().isPowerOf2())
2759         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2760   }
2761
2762   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2763     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2764     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2765         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2766       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2767         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2768         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2769                                                                    "tmp"), I);
2770         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2771       }
2772     }
2773   }
2774
2775   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2776   // where C1&C2 are powers of two.
2777   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2778     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2779       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2780         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2781         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2782             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2783           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2784             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2785           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2786             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2787           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2788         }
2789       }
2790   }
2791   
2792   return 0;
2793 }
2794
2795 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2796   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2797
2798   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2799     return common;
2800   
2801   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2802     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2803         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2804       // X % -Y -> X % Y
2805       AddUsesToWorkList(I);
2806       I.setOperand(1, RHSNeg);
2807       return &I;
2808     }
2809  
2810   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2811   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2812   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2813   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2814     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2815     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2816   }
2817
2818   return 0;
2819 }
2820
2821 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2822   return commonRemTransforms(I);
2823 }
2824
2825 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2826 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2827   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2828   if (!isSigned)
2829     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2830   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2831 }
2832
2833 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2834 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2835   if (!isSigned)
2836     return C->getValue() == 1; // unsigned
2837     
2838   // Calculate 1111111111000000000000
2839   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2840   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2841 }
2842
2843 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2844 // constant.
2845 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2846   return CI->getValue().isPowerOf2();
2847 }
2848
2849 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2850 // This is the same as lowones(~X).
2851 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2852   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2853 }
2854
2855 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2856 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2857 ///
2858 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2859 ///
2860 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2861 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2862 ///
2863 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2864 ///   0  A > B
2865 ///   1  A == B
2866 ///   2  A < B
2867 ///
2868 /// <=>  Value  Definition
2869 /// 000     0   Always false
2870 /// 001     1   A >  B
2871 /// 010     2   A == B
2872 /// 011     3   A >= B
2873 /// 100     4   A <  B
2874 /// 101     5   A != B
2875 /// 110     6   A <= B
2876 /// 111     7   Always true
2877 ///  
2878 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2879   switch (ICI->getPredicate()) {
2880     // False -> 0
2881   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2882   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2883   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2884   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2885   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2886   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2887   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2888   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2889   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2890   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2891     // True -> 7
2892   default:
2893     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2894     return 0;
2895   }
2896 }
2897
2898 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2899 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2900 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2901 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2902 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2903   switch (code) {
2904   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2905   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2906   case  1: 
2907     if (sign)
2908       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2909     else
2910       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2911   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2912   case  3: 
2913     if (sign)
2914       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2915     else
2916       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2917   case  4: 
2918     if (sign)
2919       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2920     else
2921       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2922   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2923   case  6: 
2924     if (sign)
2925       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2926     else
2927       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2928   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2929   }
2930 }
2931
2932 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2933   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2934     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2935      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2936     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2937      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2938 }
2939
2940 namespace { 
2941 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2942 struct FoldICmpLogical {
2943   InstCombiner &IC;
2944   Value *LHS, *RHS;
2945   ICmpInst::Predicate pred;
2946   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2947     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2948       pred(ICI->getPredicate()) {}
2949   bool shouldApply(Value *V) const {
2950     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2951       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2952         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2953                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2954     return false;
2955   }
2956   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2957     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2958     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2959       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2960       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2961     }
2962
2963     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2964     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2965     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2966     unsigned Code;
2967     switch (Log.getOpcode()) {
2968     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2969     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2970     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2971     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2972     }
2973
2974     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2975                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2976       
2977     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2978     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2979       return I;
2980     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2981     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2982   }
2983 };
2984 } // end anonymous namespace
2985
2986 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2987 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2988 // guaranteed to be a binary operator.
2989 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2990                                     ConstantInt *OpRHS,
2991                                     ConstantInt *AndRHS,
2992                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2993   Value *X = Op->getOperand(0);
2994   Constant *Together = 0;
2995   if (!Op->isShift())
2996     Together = And(AndRHS, OpRHS);
2997
2998   switch (Op->getOpcode()) {
2999   case Instruction::Xor:
3000     if (Op->hasOneUse()) {
3001       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3002       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3003       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3004       And->takeName(Op);
3005       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3006     }
3007     break;
3008   case Instruction::Or:
3009     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3010       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3011
3012     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3013       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3014       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3015       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3016       Or->takeName(Op);
3017       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3018     }
3019     break;
3020   case Instruction::Add:
3021     if (Op->hasOneUse()) {
3022       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3023       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3024       // single bit constant.
3025       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3026
3027       // If there is only one bit set...
3028       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3029         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3030         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3031         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3032         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3033
3034         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3035         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3036           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3037           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3038           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3039           // no effect.
3040           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3041             TheAnd.setOperand(0, X);
3042             return &TheAnd;
3043           } else {
3044             // Pull the XOR out of the AND.
3045             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3046             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3047             NewAnd->takeName(Op);
3048             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3049           }
3050         }
3051       }
3052     }
3053     break;
3054
3055   case Instruction::Shl: {
3056     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3057     // the anded constant includes them, clear them now!
3058     //
3059     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3060     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3061     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3062     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3063
3064     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3065     // Masking out bits that the shift already masks
3066       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3067     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3068       TheAnd.setOperand(1, CI);
3069       return &TheAnd;
3070     }
3071     break;
3072   }
3073   case Instruction::LShr:
3074   {
3075     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3076     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3077     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3078     //
3079     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3080     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3081     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3082     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3083
3084     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3085     // Masking out bits that the shift already masks.
3086       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3087     } else if (CI != AndRHS) {
3088       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3089       return &TheAnd;
3090     }
3091     break;
3092   }
3093   case Instruction::AShr:
3094     // Signed shr.
3095     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3096     // with an and.
3097     if (Op->hasOneUse()) {
3098       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3099       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3100       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3101       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3102       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3103         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3104         // Make the argument unsigned.
3105         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3106         ShVal = InsertNewInstBefore(
3107             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3108                                    Op->getName()), TheAnd);
3109         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3110       }
3111     }
3112     break;
3113   }
3114   return 0;
3115 }
3116
3117
3118 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3119 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3120 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3121 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3122 /// insert new instructions.
3123 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3124                                            bool isSigned, bool Inside, 
3125                                            Instruction &IB) {
3126   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3127             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3128          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3129     
3130   if (Inside) {
3131     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3132       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3133
3134     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3135     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3136       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3137         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3138       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3139     }
3140
3141     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3142     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3143     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3144     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3145     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3146     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3147   }
3148
3149   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3150     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3151
3152   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3153   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3154   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3155     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3156         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3157     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3158   }
3159
3160   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3161   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3162   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3163   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3164   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3165   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3166   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3167 }
3168
3169 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3170 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3171 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3172 // not, since all 1s are not contiguous.
3173 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3174   const APInt& V = Val->getValue();
3175   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3176   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3177
3178   // look for the first zero bit after the run of ones
3179   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3180   // look for the first non-zero bit
3181   ME = V.getActiveBits(); 
3182   return true;
3183 }
3184
3185 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3186 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3187 /// the following xforms:
3188 /// 
3189 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3190 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3191 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3192 ///
3193 /// return (A +/- B).
3194 ///
3195 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3196                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3197                                         Instruction &I) {
3198   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3199   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3200       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3201
3202   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3203
3204   switch (LHSI->getOpcode()) {
3205   default: return 0;
3206   case Instruction::And:
3207     if (And(N, Mask) == Mask) {
3208       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3209       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3210            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3211           Mask->getValue().getBitWidth())
3212         break;
3213
3214       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3215       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3216       // is all N is, ignore it.
3217       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3218       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3219         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3220         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3221         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3222           break;
3223       }
3224     }
3225     return 0;
3226   case Instruction::Or:
3227   case Instruction::Xor:
3228     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3229     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3230          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3231         && And(N, Mask)->isZero())
3232       break;
3233     return 0;
3234   }
3235   
3236   Instruction *New;
3237   if (isSub)
3238     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3239   else
3240     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3241   return InsertNewInstBefore(New, I);
3242 }
3243
3244 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3245   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3246   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3247
3248   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3249     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3250
3251   // and X, X = X
3252   if (Op0 == Op1)
3253     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3254
3255   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3256   // purpose is to compute bits we don't care about.
3257   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3258     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3259     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3260     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3261                              KnownZero, KnownOne))
3262       return &I;
3263   } else {
3264     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3265       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3266         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3267     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3268       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3269     }
3270   }
3271   
3272   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3273     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3274     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3275
3276     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3277     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3278       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3279       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3280       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3281       switch (Op0I->getOpcode()) {
3282       case Instruction::Xor:
3283       case Instruction::Or:
3284         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3285         if (Op0I->hasOneUse()) {
3286           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3287             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3288             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3289                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3290             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3291             return BinaryOperator::create(
3292                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3293           }
3294           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3295               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3296             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3297             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3298                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3299             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3300             return BinaryOperator::create(
3301                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3302           }
3303         }
3304
3305         break;
3306       case Instruction::Add:
3307         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3308         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3309         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3310         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3311           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3312         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3313           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3314         break;
3315
3316       case Instruction::Sub:
3317         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3318         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3319         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3320         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3321           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3322         break;
3323       }
3324
3325       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3326         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3327           return Res;
3328     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3329       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3330       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3331       // frequently occurs for bitfield accesses.
3332       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3333         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3334             CastOp->getNumOperands() == 2)
3335           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3336             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3337               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3338               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3339               // This will fold the two constants together, which may allow 
3340               // other simplifications.
3341               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3342                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3343                 CastOp->getName()+".shrunk");
3344               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3345               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3346               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3347               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3348               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3349             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3350               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3351               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3352               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3353               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3354                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3355             }
3356       }
3357     }
3358
3359     // Try to fold constant and into select arguments.
3360     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3361       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3362         return R;
3363     if (isa<PHINode>(Op0))
3364       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3365         return NV;
3366   }
3367
3368   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3369   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3370
3371   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3372     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3373
3374   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3375   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3376     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3377                                                I.getName()+".demorgan");
3378     InsertNewInstBefore(Or, I);
3379     return BinaryOperator::createNot(Or);
3380   }
3381   
3382   {
3383     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3384     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3385       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3386         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3387     
3388       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3389       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3390         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3391           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3392       }
3393     }
3394     
3395     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3396       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3397         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3398
3399       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3400       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3401         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3402           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3403       }
3404     }
3405     
3406     if (Op0->hasOneUse() &&
3407         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3408       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3409         I.swapOperands();     // Simplify below
3410         std::swap(Op0, Op1);
3411       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3412         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3413         I.swapOperands();     // Simplify below
3414         std::swap(Op0, Op1);
3415       }
3416     }
3417     if (Op1->hasOneUse() &&
3418         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3419       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3420         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3421         std::swap(A, B);
3422       }
3423       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3424         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3425         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3426         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3427       }
3428     }
3429   }
3430   
3431   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3432     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3433     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3434       return R;
3435
3436     Value *LHSVal, *RHSVal;
3437     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3438     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3439     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3440       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3441         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3442             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3443             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3444             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3445             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3446             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3447           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3448           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3449             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3450           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3451           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3452           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3453             std::swap(LHS, RHS);
3454             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3455             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3456           }
3457
3458           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3459           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3460           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3461           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3462           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3463           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3464           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3465
3466           switch (LHSCC) {
3467           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3468           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3469             switch (RHSCC) {
3470             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3471             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3472             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3473             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3474               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3475             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3476             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3477             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3478               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3479             }
3480           case ICmpInst::ICMP_NE:
3481             switch (RHSCC) {
3482             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3483             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3484               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3485                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3486               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3487             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3488               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3489                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3490               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3491             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3492             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3493             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3494               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3495             case ICmpInst::ICMP_NE:
3496               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3497                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3498                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3499                                                       LHSVal->getName()+".off");
3500                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3501                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3502                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3503               }
3504               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3505             }
3506             break;
3507           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3508             switch (RHSCC) {
3509             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3510             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3511             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3512               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3513             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3514               break;
3515             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3516             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3517               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3518             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3519               break;
3520             }
3521             break;
3522           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3523             switch (RHSCC) {
3524             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3525             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3526             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3527               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3528             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3529               break;
3530             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3531             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3532               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3533             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3534               break;
3535             }
3536             break;
3537           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3538             switch (RHSCC) {
3539             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3540             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3541               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3542             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3543               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3544             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3545               break;
3546             case ICmpInst::ICMP_NE:
3547               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3548                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3549               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3550             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3551               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3552                                      true, I);
3553             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3554               break;
3555             }
3556             break;
3557           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3558             switch (RHSCC) {
3559             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3560             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3561               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3562             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3563               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3564             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3565               break;
3566             case ICmpInst::ICMP_NE:
3567               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3568                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3569               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3570             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3571               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3572                                      true, I);
3573             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3574               break;
3575             }
3576             break;
3577           }
3578         }
3579   }
3580
3581   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3582   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3583     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3584       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3585         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3586         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3587             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3588             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3589                               I.getType(), TD) &&
3590             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3591                               I.getType(), TD)) {
3592           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3593                                                          Op1C->getOperand(0),
3594                                                          I.getName());
3595           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3596           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3597         }
3598       }
3599     
3600   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3601   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3602     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3603       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3604           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3605           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3606         Instruction *NewOp =
3607           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3608                                                         SI1->getOperand(0),
3609                                                         SI0->getName()), I);
3610         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3611                                       SI1->getOperand(1));
3612       }
3613   }
3614
3615   return Changed ? &I : 0;
3616 }
3617
3618 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3619 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3620 /// yet, fill it in and return false.
3621 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3622   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3623   if (I == 0) return true;
3624
3625   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3626   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3627     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3628            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3629   
3630   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3631   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3632   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3633   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3634     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3635     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3636         8*(ByteValues.size()-1))
3637       return true;
3638     
3639     unsigned DestNo;
3640     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3641       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3642       DestNo = ByteValues.size()-1;
3643     } else {
3644       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3645       DestNo = 0;
3646     }
3647     
3648     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3649     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3650     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3651       return true;
3652     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3653     return false;
3654   }
3655   
3656   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3657   // don't have this.
3658   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3659   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3660   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3661       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3662     return true;
3663   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3664
3665   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3666   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3667       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3668     return true;
3669   
3670   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3671   unsigned DestByte;
3672   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3673     return true;
3674   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3675   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3676     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3677       break;
3678   // Unknown mask for bswap.
3679   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3680   
3681   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3682   unsigned SrcByte;
3683   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3684     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3685   else
3686     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3687   
3688   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3689   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3690     return true;
3691   
3692   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3693   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3694   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3695     return true;
3696   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3697   return false;
3698 }
3699
3700 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3701 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3702 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3703   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3704   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3705     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3706   
3707   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3708   /// defines each byte.
3709   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3710   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3711     
3712   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3713   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3714       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3715     return 0;
3716   
3717   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3718   Value *V = ByteValues[0];
3719   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3720   
3721   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3722   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3723     if (ByteValues[i] != V)
3724       return 0;
3725   const Type *Tys[] = { ITy };
3726   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3727   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3728   return new CallInst(F, V);
3729 }
3730
3731
3732 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3733   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3734   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3735
3736   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3737     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3738
3739   // or X, X = X
3740   if (Op0 == Op1)
3741     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3742
3743   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3744   // purpose is to compute bits we don't care about.
3745   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3746     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3747     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3748     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3749                              KnownZero, KnownOne))
3750       return &I;
3751   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3752     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3753   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3754     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3755       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3756   }
3757     
3758
3759   
3760   // or X, -1 == -1
3761   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3762     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3763     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3764     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3765       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3766       InsertNewInstBefore(Or, I);
3767       Or->takeName(Op0);
3768       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3769                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3770     }
3771
3772     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3773     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3774       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3775       InsertNewInstBefore(Or, I);
3776       Or->takeName(Op0);
3777       return BinaryOperator::createXor(Or,
3778                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3779     }
3780
3781     // Try to fold constant and into select arguments.
3782     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3783       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3784         return R;
3785     if (isa<PHINode>(Op0))
3786       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3787         return NV;
3788   }
3789
3790   Value *A = 0, *B = 0;
3791   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3792
3793   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3794     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3795       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3796   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3797     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3798       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3799
3800   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3801   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3802   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3803       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3804       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3805        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3806     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3807       return BSwap;
3808   }
3809   
3810   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3811   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3812       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3813     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3814     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3815     NOr->takeName(Op0);
3816     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3817   }
3818
3819   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3820   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3821       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3822     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3823     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3824     NOr->takeName(Op0);
3825     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3826   }
3827
3828   // (A & C)|(B & D)
3829   Value *C = 0, *D = 0;
3830   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3831       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3832     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3833     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3834     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3835     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3836       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3837       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3838       // replace with V+N.
3839       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3840         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3841             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3842           // Add commutes, try both ways.
3843           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3844             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3845           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3846             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3847         }
3848         // Or commutes, try both ways.
3849         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3850             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3851           // Add commutes, try both ways.
3852           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3853             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3854           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3855             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3856         }
3857       }
3858       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3859     }
3860     
3861     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3862     // terms for V1 & (V2|V3).
3863     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3864       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3865         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3866       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3867         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3868       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3869         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3870       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3871         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3872       
3873       if (V1) {
3874         Value *Or =
3875           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3876         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3877       }
3878     }
3879   }
3880   
3881   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3882   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3883     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3884       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3885           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3886           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3887         Instruction *NewOp =
3888         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3889                                                      SI1->getOperand(0),
3890                                                      SI0->getName()), I);
3891         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3892                                       SI1->getOperand(1));
3893       }
3894   }
3895
3896   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3897     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3898       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3899   } else {
3900     A = 0;
3901   }
3902   // Note, A is still live here!
3903   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3904     if (Op0 == B)
3905       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3906
3907     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3908     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3909       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3910                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3911       return BinaryOperator::createNot(And);
3912     }
3913   }
3914
3915   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3916   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3917     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3918       return R;
3919
3920     Value *LHSVal, *RHSVal;
3921     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3922     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3923     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3924       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3925         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3926             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3927             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3928             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3929             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3930             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3931             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3932             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3933           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3934           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3935           bool NeedsSwap;
3936           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3937             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3938           else
3939             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3940             
3941           if (NeedsSwap) {
3942             std::swap(LHS, RHS);
3943             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3944             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3945           }
3946
3947           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3948           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3949           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3950           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3951           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3952           // equal.
3953           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3954
3955           switch (LHSCC) {
3956           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3957           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3958             switch (RHSCC) {
3959             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3960             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3961               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3962                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3963                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3964                                                       LHSVal->getName()+".off");
3965                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3966                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3967                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3968               }
3969               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3970             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3971             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3972               break;
3973             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3974             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3975             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3976               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3977             }
3978             break;
3979           case ICmpInst::ICMP_NE:
3980             switch (RHSCC) {
3981             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3982             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3983             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3984             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3985               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3986             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3987             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3988             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3989               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3990             }
3991             break;
3992           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3993             switch (RHSCC) {
3994             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3995             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3996               break;
3997             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
3998               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
3999                                      false, I);
4000             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4001               break;
4002             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4003             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4004               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4005             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4006               break;
4007             }
4008             break;
4009           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4010             switch (RHSCC) {
4011             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4012             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4013               break;
4014             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4015               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4016                                      false, I);
4017             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4018               break;
4019             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4020             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4021               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4022             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4023               break;
4024             }
4025             break;
4026           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4027             switch (RHSCC) {
4028             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4029             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4030             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4031               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4032             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4033               break;
4034             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4035             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4036               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4037             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4038               break;
4039             }
4040             break;
4041           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4042             switch (RHSCC) {
4043             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4044             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4045             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4046               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4047             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4048               break;
4049             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4050             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4051               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4052             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4053               break;
4054             }
4055             break;
4056           }
4057         }
4058   }
4059     
4060   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4061   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4062     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4063       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4064         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4065         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4066             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4067             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4068                               I.getType(), TD) &&
4069             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4070                               I.getType(), TD)) {
4071           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4072                                                         Op1C->getOperand(0),
4073                                                         I.getName());
4074           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4075           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4076         }
4077       }
4078       
4079
4080   return Changed ? &I : 0;
4081 }
4082
4083 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4084 struct XorSelf {
4085   Value *RHS;
4086   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4087   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4088   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4089     return &Xor;
4090   }
4091 };
4092
4093
4094 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4095   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4096   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4097
4098   if (isa<UndefValue>(Op1))
4099     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4100
4101   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4102   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4103     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4104     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4105   }
4106   
4107   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4108   // purpose is to compute bits we don't care about.
4109   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4110     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4111     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4112     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4113                              KnownZero, KnownOne))
4114       return &I;
4115   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4116     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4117   }
4118
4119   // Is this a ~ operation?
4120   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4121     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4122     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4123     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4124       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4125           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4126         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4127         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4128           Instruction *NotY =
4129             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4130                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4131           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4132           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4133             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4134           else
4135             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4136         }
4137       }
4138     }
4139   }
4140   
4141   
4142   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4143     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4144     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4145       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4146         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4147                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4148
4149       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4150         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4151                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4152     }
4153
4154     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4155       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4156       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4157         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4158           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4159           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4160                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4161           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4162         }
4163           
4164       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4165         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4166           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4167           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4168             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4169             return BinaryOperator::createSub(
4170                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4171                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4172                                           Op0I->getOperand(0));
4173           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4174             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4175             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4176             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4177
4178           }
4179         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4180           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4181           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4182             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4183             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4184             // NewRHS.
4185             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4186             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4187                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4188             AddToWorkList(Op0I);
4189             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4190             I.setOperand(1, NewRHS);
4191             return &I;
4192           }
4193         }
4194     }
4195
4196     // Try to fold constant and into select arguments.
4197     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4198       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4199         return R;
4200     if (isa<PHINode>(Op0))
4201       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4202         return NV;
4203   }
4204
4205   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4206     if (X == Op1)
4207       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4208
4209   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4210     if (X == Op0)
4211       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4212
4213   
4214   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4215   if (Op1I) {
4216     Value *A, *B;
4217     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4218       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4219         Op1I->swapOperands();
4220         I.swapOperands();
4221         std::swap(Op0, Op1);
4222       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4223         I.swapOperands();     // Simplified below.
4224         std::swap(Op0, Op1);
4225       }
4226     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4227       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4228         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4229       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4230         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4231     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4232       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4233         Op1I->swapOperands();
4234         std::swap(A, B);
4235       }
4236       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4237         I.swapOperands();     // Simplified below.
4238         std::swap(Op0, Op1);
4239       }
4240     }
4241   }
4242   
4243   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4244   if (Op0I) {
4245     Value *A, *B;
4246     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4247       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4248         std::swap(A, B);
4249       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4250         Instruction *NotB =
4251           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4252         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4253       }
4254     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4255       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4256         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4257       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4258         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4259     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4260       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4261         std::swap(A, B);
4262       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4263           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4264         Instruction *N =
4265           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4266         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4267       }
4268     }
4269   }
4270   
4271   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4272   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4273       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4274       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4275       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4276     Instruction *NewOp =
4277       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4278                                                     Op1I->getOperand(0),
4279                                                     Op0I->getName()), I);
4280     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4281                                   Op1I->getOperand(1));
4282   }
4283     
4284   if (Op0I && Op1I) {
4285     Value *A, *B, *C, *D;
4286     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4287     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4288         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4289       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4290         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4291     }
4292     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4293     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4294         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4295       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4296         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4297     }
4298     
4299     // (A & B)^(C & D)
4300     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4301         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4302         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4303       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4304       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4305       if (A == C)
4306         X = A, Y = B, Z = D;
4307       else if (A == D)
4308         X = A, Y = B, Z = C;
4309       else if (B == C)
4310         X = B, Y = A, Z = D;
4311       else if (B == D)
4312         X = B, Y = A, Z = C;
4313       
4314       if (X) {
4315         Instruction *NewOp =
4316         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4317         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4318       }
4319     }
4320   }
4321     
4322   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4323   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4324     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4325       return R;
4326
4327   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4328   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4329     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4330       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4331         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4332         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4333             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4334             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4335                               I.getType(), TD) &&
4336             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4337                               I.getType(), TD)) {
4338           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4339                                                          Op1C->getOperand(0),
4340                                                          I.getName());
4341           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4342           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4343         }
4344       }
4345
4346   return Changed ? &I : 0;
4347 }
4348
4349 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4350 /// overflowed for this type.
4351 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4352                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4353   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4354
4355   if (IsSigned)
4356     if (In2->getValue().isNegative())
4357       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4358     else
4359       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4360   else
4361     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4362 }
4363
4364 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4365 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4366 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4367 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4368   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4369   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4370   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4371   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4372
4373   // Build a mask for high order bits.
4374   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4375   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4376
4377   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4378     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4379     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4380     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4381       if (OpC->isZero()) continue;
4382       
4383       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4384       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4385         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4386         
4387         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4388           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4389         else
4390           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4391                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4392                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4393                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4394         continue;
4395       }
4396       
4397       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4398       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4399       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4400       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4401         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4402       else {
4403         // Emit an add instruction.
4404         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4405            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4406                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4407       }
4408       continue;
4409     }
4410     // Convert to correct type.
4411     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4412       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4413         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4414       else
4415         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4416                                                  Op->getName()+".c"), I);
4417     }
4418     if (Size != 1) {
4419       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4420       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4421         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4422       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4423         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4424                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4425     }
4426
4427     // Emit an add instruction.
4428     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4429       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4430                                     cast<Constant>(Result));
4431     else
4432       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4433                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4434   }
4435   return Result;
4436 }
4437
4438 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4439 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4440 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4441                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4442                                        Instruction &I) {
4443   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4444
4445   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4446     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4447       RHS = CI->getOperand(0);
4448
4449   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4450   if (PtrBase == RHS) {
4451     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4452     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4453     // each index is zero or not.
4454     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4455       Instruction *InVal = 0;
4456       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4457       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4458         bool EmitIt = true;
4459         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4460           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4461             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4462           if (C->isNullValue())
4463             EmitIt = false;
4464           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4465             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4466           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4467             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4468                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4469                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4470         }
4471
4472         if (EmitIt) {
4473           Instruction *Comp =
4474             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4475                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4476           if (InVal == 0)
4477             InVal = Comp;
4478           else {
4479             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4480             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4481             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4482               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4483             else                              // True if all are equal
4484               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4485           }
4486         }
4487       }
4488
4489       if (InVal)
4490         return InVal;
4491       else
4492         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4493         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4494                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4495     }
4496
4497     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4498     // the result to fold to a constant!
4499     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4500       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4501       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4502       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4503                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4504     }
4505   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4506     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4507     // compare the base pointer.
4508     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4509       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4510       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4511                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4512       if (IndicesTheSame)
4513         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4514           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4515             IndicesTheSame = false;
4516             break;
4517           }
4518
4519       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4520       if (IndicesTheSame)
4521         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4522                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4523
4524       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4525       // different, bail out.
4526       return 0;
4527     }
4528
4529     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4530     bool AllZeros = true;
4531     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4532       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4533           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4534         AllZeros = false;
4535         break;
4536       }
4537     if (AllZeros)
4538       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4539                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4540
4541     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4542     AllZeros = true;
4543     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4544       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4545           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4546         AllZeros = false;
4547         break;
4548       }
4549     if (AllZeros)
4550       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4551
4552     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4553       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4554       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4555       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4556       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4557         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4558           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4559                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4560             // Irreconcilable differences.
4561             NumDifferences = 2;
4562             break;
4563           } else {
4564             if (NumDifferences++) break;
4565             DiffOperand = i;
4566           }
4567         }
4568
4569       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4570         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4571                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4572                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4573
4574       else if (NumDifferences == 1) {
4575         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4576         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4577         // Make sure we do a signed comparison here.
4578         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4579       }
4580     }
4581
4582     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4583     // the result to fold to a constant!
4584     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4585         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4586       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4587       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4588       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4589       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4590     }
4591   }
4592   return 0;
4593 }
4594
4595 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4596   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4597   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4598
4599   // Fold trivial predicates.
4600   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4601     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4602   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4603     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4604   
4605   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4606   if (Op0 == Op1) {
4607     switch (I.getPredicate()) {
4608     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4609     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4610     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4611     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4612       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4613     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4614     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4615     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4616       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4617       
4618     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4619     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4620     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4621     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4622       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4623       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4624       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4625       return &I;
4626       
4627     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4628     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4629     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4630     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4631       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4632       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4633       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4634       return &I;
4635     }
4636   }
4637     
4638   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4639     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4640
4641   // Handle fcmp with constant RHS
4642   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4643     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4644       switch (LHSI->getOpcode()) {
4645       case Instruction::PHI:
4646         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4647           return NV;
4648         break;
4649       case Instruction::Select:
4650         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4651         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4652         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4653         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4654         if (LHSI->hasOneUse()) {
4655           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4656             // Fold the known value into the constant operand.
4657             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4658             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4659             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4660                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4661                                                       I.getName()), I);
4662           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4663             // Fold the known value into the constant operand.
4664             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4665             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4666             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4667                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4668                                                       I.getName()), I);
4669           }
4670         }
4671
4672         if (Op1)
4673           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4674         break;
4675       }
4676   }
4677
4678   return Changed ? &I : 0;
4679 }
4680
4681 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4682   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4683   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4684   const Type *Ty = Op0->getType();
4685
4686   // icmp X, X
4687   if (Op0 == Op1)
4688     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4689                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4690
4691   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4692     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4693
4694   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
4695   // external weak linkage type.
4696   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
4697     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
4698       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
4699         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4700                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
4701
4702   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4703   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4704   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4705        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4706       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4707        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4708     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4709                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4710
4711   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4712   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4713     switch (I.getPredicate()) {
4714     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4715     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4716       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4717       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4718       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4719     }
4720     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4721       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4722
4723     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4724     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4725       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4726       // FALL THROUGH
4727     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4728     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4729       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4730       InsertNewInstBefore(Not, I);
4731       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4732     }
4733     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4734     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4735       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4736       // FALL THROUGH
4737     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4738     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4739       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4740       InsertNewInstBefore(Not, I);
4741       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4742     }
4743     }
4744   }
4745
4746   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4747   // can be folded into the comparison.
4748   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4749     switch (I.getPredicate()) {
4750     default: break;
4751     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4752       if (CI->isMinValue(false))
4753         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4754       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4755         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4756       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4757         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4758       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4759       if (CI->isMinValue(true))
4760         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4761                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4762           
4763       break;
4764
4765     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4766       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4767         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4768       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4769         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4770       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4771         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4772       break;
4773
4774     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4775       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4776         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4777       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4778         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4779       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4780         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4781         
4782       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4783       if (CI->isMaxValue(true))
4784         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4785                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4786       break;
4787
4788     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4789       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4790         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4791       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4792         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4793       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4794         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4795       break;
4796
4797     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4798       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4799         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4800       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4801         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4802       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4803         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4804       break;
4805
4806     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4807       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4808         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4809       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4810         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4811       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4812         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4813       break;
4814
4815     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4816       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4817         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4818       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4819         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4820       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4821         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4822       break;
4823
4824     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4825       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4826         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4827       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4828         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4829       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4830         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4831       break;
4832     }
4833
4834     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4835     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4836     // already been handled above, this requires little checking.
4837     //
4838     switch (I.getPredicate()) {
4839     default: break;
4840     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4841       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4842     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4843       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4844     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4845       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4846     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4847       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4848     }
4849     
4850     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4851     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4852     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4853     
4854     bool UnusedBit;
4855     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4856     
4857     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4858     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4859     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4860                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4861                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4862                              KnownZero, KnownOne, 0))
4863       return &I;
4864         
4865     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4866     // in.
4867     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4868       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4869       // EQ and NE we use unsigned values.
4870       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4871       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4872       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4873         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4874                                                Max);
4875       } else {
4876         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4877                                                  Max);
4878       }
4879       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4880       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4881       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4882         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4883           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4884         break;
4885       case ICmpInst::ICMP_NE:
4886         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4887           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4888         break;
4889       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4890         if (Max.ult(RHSVal))
4891           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4892         if (Min.uge(RHSVal))
4893           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4894         break;
4895       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4896         if (Min.ugt(RHSVal))
4897           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4898         if (Max.ule(RHSVal))
4899           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4900         break;
4901       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4902         if (Max.slt(RHSVal))
4903           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4904         if (Min.sgt(RHSVal))
4905           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4906         break;
4907       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4908         if (Min.sgt(RHSVal))
4909           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4910         if (Max.sle(RHSVal))
4911           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4912         break;
4913       }
4914     }
4915           
4916     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4917     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4918     // instruction can be folded into the icmp 
4919     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4920       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4921         return Res;
4922   }
4923
4924   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4925   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4926     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4927       switch (LHSI->getOpcode()) {
4928       case Instruction::GetElementPtr:
4929         if (RHSC->isNullValue()) {
4930           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4931           bool isAllZeros = true;
4932           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4933             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4934                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4935               isAllZeros = false;
4936               break;
4937             }
4938           if (isAllZeros)
4939             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4940                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4941         }
4942         break;
4943
4944       case Instruction::PHI:
4945         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4946           return NV;
4947         break;
4948       case Instruction::Select: {
4949         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4950         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4951         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4952         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4953         if (LHSI->hasOneUse()) {
4954           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4955             // Fold the known value into the constant operand.
4956             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4957             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4958             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4959                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4960                                                    I.getName()), I);
4961           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4962             // Fold the known value into the constant operand.
4963             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4964             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4965             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4966                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4967                                                    I.getName()), I);
4968           }
4969         }
4970
4971         if (Op1)
4972           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4973         break;
4974       }
4975       case Instruction::Malloc:
4976         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4977         // can assume it is successful and remove the malloc.
4978         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4979           AddToWorkList(LHSI);
4980           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4981                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4982         }
4983         break;
4984       }
4985   }
4986
4987   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4988   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4989     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4990       return NI;
4991   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4992     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
4993                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
4994       return NI;
4995
4996   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
4997   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
4998   // now.
4999   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5000     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5001         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5002       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5003       // operand, where it can often be eliminated completely.
5004       Op0 = CI->getOperand(0);
5005
5006       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5007       // so eliminate it as well.
5008       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5009         Op1 = CI2->getOperand(0);
5010
5011       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5012       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5013         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5014           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5015         } else {
5016           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5017           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5018         }
5019       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5020     }
5021   }
5022   
5023   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5024     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5025     // This comes up when you have code like
5026     //   int X = A < B;
5027     //   if (X) ...
5028     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5029     // with a constant or another cast from the same type.
5030     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5031       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5032         return R;
5033   }
5034   
5035   if (I.isEquality()) {
5036     Value *A, *B, *C, *D;
5037     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5038       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5039         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5040         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5041                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5042       }
5043
5044       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5045         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5046         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5047           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5048             if (Op1->hasOneUse()) {
5049               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5050               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5051               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5052                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5053             }
5054         
5055         // A^B == A^D -> B == D
5056         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5057         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5058         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5059         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5060       }
5061     }
5062     
5063     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5064         (A == Op0 || B == Op0)) {
5065       // A == (A^B)  ->  B == 0
5066       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5067       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5068                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5069     }
5070     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5071       // (A-B) == A  ->  B == 0
5072       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5073                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5074     }
5075     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5076       // A == (A-B)  ->  B == 0
5077       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5078                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5079     }
5080     
5081     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5082     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5083         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5084         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5085       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5086       
5087       if (A == C) {
5088         X = B; Y = D; Z = A;
5089       } else if (A == D) {
5090         X = B; Y = C; Z = A;
5091       } else if (B == C) {
5092         X = A; Y = D; Z = B;
5093       } else if (B == D) {
5094         X = A; Y = C; Z = B;
5095       }
5096       
5097       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5098         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5099         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5100         I.setOperand(0, Op1);
5101         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5102         return &I;
5103       }
5104     }
5105   }
5106   return Changed ? &I : 0;
5107 }
5108
5109
5110 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5111 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5112 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5113                                           ConstantInt *DivRHS) {
5114   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5115   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5116   
5117   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5118   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5119   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5120   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5121   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5122   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5123   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5124   // if it finds it. 
5125   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5126   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5127     return 0;
5128   if (DivRHS->isZero())
5129     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5130
5131   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5132   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5133   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5134   // instead of computing a divide. 
5135   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5136
5137   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5138   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5139   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5140   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5141                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5142
5143   // Get the ICmp opcode
5144   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5145
5146   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5147   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5148   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5149   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5150   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5151   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5152   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5153   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5154   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5155   
5156   
5157   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5158     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5159     LoBound = Prod;
5160     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5161     if (!HiOverflow)
5162       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5163   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5164     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5165       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5166       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5167       HiBound = DivRHS;
5168     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5169       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5170       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5171       if (!HiOverflow)
5172         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5173     } else {                       // (X / pos) op neg
5174       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5175       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5176       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5177                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5178       HiBound = AddOne(Prod);
5179       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5180     }
5181   } else {                         // Divisor is < 0.
5182     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5183       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5184       LoBound = AddOne(DivRHS);
5185       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5186       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5187         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5188         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5189       }
5190     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5191       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5192       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5193       if (!LoOverflow)
5194         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5195       HiBound = AddOne(Prod);
5196     } else {                       // (X / neg) op neg
5197       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5198       LoBound = Prod;
5199       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5200       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5201     }
5202     
5203     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5204     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5205   }
5206
5207   Value *X = DivI->getOperand(0);
5208   switch (Pred) {
5209   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5210   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5211     if (LoOverflow && HiOverflow)
5212       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5213     else if (HiOverflow)
5214       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5215                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5216     else if (LoOverflow)
5217       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5218                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5219     else
5220       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5221   case ICmpInst::ICMP_NE:
5222     if (LoOverflow && HiOverflow)
5223       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5224     else if (HiOverflow)
5225       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5226                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5227     else if (LoOverflow)
5228       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5229                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5230     else
5231       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5232   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5233   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5234     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5235       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5236     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5237       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5238     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5239   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5240   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5241     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5242       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5243     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5244       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5245     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5246       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5247     else
5248       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5249   }
5250 }
5251
5252
5253 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5254 ///
5255 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5256                                                           Instruction *LHSI,
5257                                                           ConstantInt *RHS) {
5258   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5259   
5260   switch (LHSI->getOpcode()) {
5261   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5262     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5263       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5264       // fold the xor.
5265       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5266           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5267         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5268         
5269         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5270         // the operation, just stop using the Xor.
5271         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5272           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5273           AddToWorkList(LHSI);
5274           return &ICI;
5275         }
5276         
5277         // Was the old condition true if the operand is positive?
5278         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5279         
5280         // If so, the new one isn't.
5281         isTrueIfPositive ^= true;
5282         
5283         if (isTrueIfPositive)
5284           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5285         else
5286           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5287       }
5288     }
5289     break;
5290   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5291     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5292         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5293       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5294       
5295       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5296       // and/compare to be the input width without changing the value
5297       // produced, eliminating a cast.
5298       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5299         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5300         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5301         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5302         // bit would not work.
5303         if (Cast->hasOneUse() &&
5304             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5305              RHSV.isPositive())) {
5306           uint32_t BitWidth = 
5307             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5308           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5309           NewCST.zext(BitWidth);
5310           APInt NewCI = RHSV;
5311           NewCI.zext(BitWidth);
5312           Instruction *NewAnd = 
5313             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5314                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5315           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5316           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5317                               ConstantInt::get(NewCI));
5318         }
5319       }
5320       
5321       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5322       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5323       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5324       // access.
5325       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5326       if (Shift && !Shift->isShift())
5327         Shift = 0;
5328       
5329       ConstantInt *ShAmt;
5330       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5331       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5332       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5333       
5334       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5335       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5336       // rights, as they sign-extend.
5337       if (ShAmt) {
5338         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5339         if (!CanFold) {
5340           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5341           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5342           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5343           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5344           
5345           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5346           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5347                AndCST->getValue()) == 0)
5348             CanFold = true;
5349         }
5350         
5351         if (CanFold) {
5352           Constant *NewCst;
5353           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5354             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5355           else
5356             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5357           
5358           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5359           // compared.
5360           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5361             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5362             // As a special case, check to see if this means that the
5363             // result is always true or false now.
5364             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5365               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5366             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5367               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5368           } else {
5369             ICI.setOperand(1, NewCst);
5370             Constant *NewAndCST;
5371             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5372               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5373             else
5374               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5375             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5376             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5377             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5378             AddUsesToWorkList(ICI);
5379             return &ICI;
5380           }
5381         }
5382       }
5383       
5384       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5385       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5386       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5387       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5388           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5389           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5390         // Compute C << Y.
5391         Value *NS;
5392         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5393           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5394                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5395         } else {
5396           // Insert a logical shift.
5397           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5398                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5399         }
5400         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5401         
5402         // Compute X & (C << Y).
5403         Instruction *NewAnd = 
5404           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5405         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5406         
5407         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5408         return &ICI;
5409       }
5410     }
5411     break;
5412     
5413   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5414     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5415     if (!ShAmt) break;
5416     
5417     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5418     
5419     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5420     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5421     // simplified.
5422     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5423       break;
5424     
5425     if (ICI.isEquality()) {
5426       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5427       // comparison cannot succeed.
5428       Constant *Comp =
5429         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5430       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5431         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5432         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5433         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5434       }
5435       
5436       if (LHSI->hasOneUse()) {
5437         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5438         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5439         Constant *Mask =
5440           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5441         
5442         Instruction *AndI =
5443           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5444                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5445         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5446         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5447                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5448       }
5449     }
5450     
5451     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5452     bool TrueIfSigned = false;
5453     if (LHSI->hasOneUse() &&
5454         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5455       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5456       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5457                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5458       Instruction *AndI =
5459         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5460                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5461       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5462       
5463       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5464                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5465     }
5466     break;
5467   }
5468     
5469   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5470   case Instruction::AShr: {
5471     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5472     if (!ShAmt) break;
5473
5474     if (ICI.isEquality()) {
5475       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5476       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5477       // simplified.
5478       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5479       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5480         break;
5481       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5482       
5483       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5484       // comparison cannot succeed.
5485       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5486       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5487         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5488       else
5489         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5490       
5491       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5492         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5493         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5494         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5495       }
5496       
5497       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5498         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5499         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5500         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5501         
5502         Instruction *AndI =
5503           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5504                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5505         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5506         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5507                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5508       }
5509     }
5510     break;
5511   }
5512     
5513   case Instruction::SDiv:
5514   case Instruction::UDiv:
5515     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5516     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5517     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5518     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5519     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5520     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5521     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5522       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5523                                           DivRHS))
5524         return R;
5525     break;
5526   }
5527   
5528   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5529   if (ICI.isEquality()) {
5530     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5531     
5532     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5533     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5534     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5535       switch (BO->getOpcode()) {
5536       case Instruction::SRem:
5537         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5538         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5539           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5540           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5541             Instruction *NewRem =
5542               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5543                                          BO->getName());
5544             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5545             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5546                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5547           }
5548         }
5549         break;
5550       case Instruction::Add:
5551         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5552         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5553           if (BO->hasOneUse())
5554             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5555                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5556         } else if (RHSV == 0) {
5557           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5558           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5559           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5560           
5561           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5562             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5563           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5564             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5565           else if (BO->hasOneUse()) {
5566             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5567             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5568             Neg->takeName(BO);
5569             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5570           }
5571         }
5572         break;
5573       case Instruction::Xor:
5574         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5575         // the explicit xor.
5576         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5577           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5578                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5579         
5580         // FALLTHROUGH
5581       case Instruction::Sub:
5582         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5583         if (RHSV == 0)
5584           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5585                               BO->getOperand(1));
5586         break;
5587         
5588       case Instruction::Or:
5589         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5590         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5591         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5592           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5593           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5594             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5595                                                              isICMP_NE));
5596         }
5597         break;
5598         
5599       case Instruction::And:
5600         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5601           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5602           // comparison can never succeed!
5603           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5604             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5605                                                              isICMP_NE));
5606           
5607           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5608           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5609             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5610                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5611                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5612           
5613           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5614           if (isSignBit(BOC)) {
5615             Value *X = BO->getOperand(0);
5616             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5617             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5618               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5619             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5620           }
5621           
5622           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5623           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5624             Value *X = BO->getOperand(0);
5625             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5626             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5627               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5628             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5629           }
5630         }
5631       default: break;
5632       }
5633     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5634       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5635       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5636         AddToWorkList(II);
5637         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5638         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5639         return &ICI;
5640       }
5641     }
5642   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5643             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5644             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5645     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5646       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5647       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5648       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5649       if (SrcTy->isInteger() && 
5650           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5651         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5652         // smaller constant values.
5653         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5654           // X u< 128 => X s> -1
5655           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5656                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5657         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5658                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5659           // X u> 127 => X s< 0
5660           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5661                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5662         }
5663       }
5664     }
5665   }
5666   return 0;
5667 }
5668
5669 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5670 /// We only handle extending casts so far.
5671 ///
5672 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5673   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5674   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5675   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5676   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5677   Value *RHSCIOp;
5678
5679   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5680   // integer type is the same size as the pointer type.
5681   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5682       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5683          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5684     Value *RHSOp = 0;
5685     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5686       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5687     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5688       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5689       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5690       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5691         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5692                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5693     }
5694
5695     if (RHSOp)
5696       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5697   }
5698   
5699   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5700   // Enforce this.
5701   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5702       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5703     return 0;
5704
5705   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5706   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5707
5708   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5709     // Not an extension from the same type?
5710     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5711     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5712       return 0;
5713     
5714     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5715     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5716     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5717       return 0;
5718
5719     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5720     // then we can't handle this.
5721     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5722       return 0;
5723     
5724     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5725     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5726   }
5727
5728   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5729   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5730   if (!CI)
5731     return 0;
5732
5733   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5734   // reextended to DestTy.
5735   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5736   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5737
5738   // If the re-extended constant didn't change...
5739   if (Res2 == CI) {
5740     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5741     // For example, we might have:
5742     //    %A = sext short %X to uint
5743     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5744     // It is incorrect to transform this into 
5745     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5746     // because %A may have negative value. 
5747     //
5748     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5749     // OR operation is EQ/NE.
5750     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5751       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5752     else
5753       return 0;
5754   }
5755
5756   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5757   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5758
5759   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5760   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5761   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5762     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5763   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5764     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5765
5766   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5767   // should have been folded away previously and not enter in here.
5768   Value *Result;
5769   if (isSignedCmp) {
5770     // We're performing a signed comparison.
5771     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5772       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5773     else
5774       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5775   } else {
5776     // We're performing an unsigned comparison.
5777     if (isSignedExt) {
5778       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5779       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5780       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5781       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5782                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5783     } else {
5784       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5785       Result = ConstantInt::getTrue();
5786     }
5787   }
5788
5789   // Finally, return the value computed.
5790   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5791       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5792     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5793   } else {
5794     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5795             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5796            "ICmp should be folded!");
5797     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5798       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5799     else
5800       return BinaryOperator::createNot(Result);
5801   }
5802 }
5803
5804 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5805   return commonShiftTransforms(I);
5806 }
5807
5808 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5809   return commonShiftTransforms(I);
5810 }
5811
5812 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5813   return commonShiftTransforms(I);
5814 }
5815
5816 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5817   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5818   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5819
5820   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5821   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5822   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5823       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5824     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5825   
5826   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5827     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5828       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5829     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5830       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5831   }
5832   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5833     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5834       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5835     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5836       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5837   }
5838
5839   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5840   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5841     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5842       if (CSI->isAllOnesValue())
5843         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5844
5845   // Try to fold constant and into select arguments.
5846   if (isa<Constant>(Op0))
5847     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5848       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5849         return R;
5850
5851   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5852   if (I.isArithmeticShift()) {
5853     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5854           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5855       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5856     }
5857   }
5858
5859   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5860     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5861       return Res;
5862   return 0;
5863 }
5864
5865 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5866                                                BinaryOperator &I) {
5867   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5868
5869   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5870   // purpose is to compute bits we don't care about.
5871   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5872   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5873   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5874                            KnownZero, KnownOne))
5875     return &I;
5876   
5877   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5878   // of a signed value.
5879   //
5880   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5881     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5882       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5883     else {
5884       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5885       return &I;
5886     }
5887   }
5888   
5889   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5890   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5891     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5892       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5893         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5894                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5895   
5896   // Try to fold constant and into select arguments.
5897   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5898     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5899       return R;
5900   if (isa<PHINode>(Op0))
5901     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5902       return NV;
5903   
5904   if (Op0->hasOneUse()) {
5905     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5906       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5907       Value *V1, *V2;
5908       ConstantInt *CC;
5909       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5910         default: break;
5911         case Instruction::Add:
5912         case Instruction::And:
5913         case Instruction::Or:
5914         case Instruction::Xor: {
5915           // These operators commute.
5916           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5917           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5918               match(Op0BO->getOperand(1),
5919                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5920             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5921                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5922                                             Op0BO->getName());
5923             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5924             Instruction *X = 
5925               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5926                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5927             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5928             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5929             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5930                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5931           }
5932           
5933           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5934           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5935           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5936               match(Op0BOOp1, 
5937                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5938               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5939               V2 == Op1) {
5940             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5941                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5942                                                      Op0BO->getName());
5943             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5944             Instruction *XM =
5945               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5946                                         V1->getName()+".mask");
5947             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5948             
5949             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5950           }
5951         }
5952           
5953         // FALL THROUGH.
5954         case Instruction::Sub: {
5955           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5956           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5957               match(Op0BO->getOperand(0),
5958                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5959             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5960                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5961                                                      Op0BO->getName());
5962             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5963             Instruction *X =
5964               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5965                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5966             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5967             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5968             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5969                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5970           }
5971           
5972           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5973           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5974               match(Op0BO->getOperand(0),
5975                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5976                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5977               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5978                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5979             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5980                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5981                                                      Op0BO->getName());
5982             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5983             Instruction *XM =
5984               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5985                                         V1->getName()+".mask");
5986             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5987             
5988             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5989           }
5990           
5991           break;
5992         }
5993       }
5994       
5995       
5996       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5997       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5998       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5999         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6000         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6001         
6002         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6003           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6004           case Instruction::Add:
6005             isValid = isLeftShift;
6006             break;
6007           case Instruction::Or:
6008           case Instruction::Xor:
6009             highBitSet = false;
6010             break;
6011           case Instruction::And:
6012             highBitSet = true;
6013             break;
6014         }
6015         
6016         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6017         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6018         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6019         // the constant which would cause it to be modified for this
6020         // operation.
6021         //
6022         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6023           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6024         }
6025         
6026         if (isValid) {
6027           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6028           
6029           Instruction *NewShift =
6030             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6031           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6032           NewShift->takeName(Op0BO);
6033           
6034           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6035                                         NewRHS);
6036         }
6037       }
6038     }
6039   }
6040   
6041   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6042   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6043   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6044     ShiftOp = 0;
6045   
6046   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6047     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6048     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6049     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6050     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6051     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6052     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6053     
6054     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6055     if (AmtSum > TypeBits)
6056       AmtSum = TypeBits;
6057     
6058     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6059     
6060     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6061     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6062       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6063                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6064     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6065                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6066       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6067       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6068     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6069                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6070       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6071       Instruction *Shift =
6072         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6073       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6074
6075       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6076       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6077     }
6078     
6079     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6080     // right.  See if the amounts are equal.
6081     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6082       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6083       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6084         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6085         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6086       }
6087       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6088       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6089         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6090         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6091       }
6092       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6093       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6094       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6095       // generators.
6096       const Type *SExtType = 0;
6097       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6098       case 1  :
6099       case 8  :
6100       case 16 :
6101       case 32 :
6102       case 64 :
6103       case 128:
6104         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6105         break;
6106       default: break;
6107       }
6108       if (SExtType) {
6109         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6110         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6111         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6112       }
6113       // Otherwise, we can't handle it yet.
6114     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6115       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6116       
6117       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6118       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6119         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6120                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6121         Instruction *Shift =
6122           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6123         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6124         
6125         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6126         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6127       }
6128       
6129       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6130       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6131         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6132         Instruction *Shift =
6133           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6134         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6135         
6136         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6137         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6138       }
6139       
6140       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6141     } else {
6142       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6143       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6144
6145       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6146       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6147         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6148                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6149         Instruction *Shift =
6150           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6151                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6152         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6153         
6154         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6155         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6156       }
6157       
6158       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6159       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6160         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6161         Instruction *Shift =
6162           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6163         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6164         
6165         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6166         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6167       }
6168       
6169       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6170     }
6171   }
6172   return 0;
6173 }
6174
6175
6176 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6177 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6178 /// X*Scale+Offset.
6179 ///
6180 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6181                                         int &Offset) {
6182   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6183   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6184     Offset = CI->getZExtValue();
6185     Scale  = 1;
6186     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6187   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6188     if (I->getNumOperands() == 2) {
6189       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6190         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6191           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6192           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6193           Offset = 0;
6194           return I->getOperand(0);
6195         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6196           // This value is scaled by 'CUI'.
6197           Scale = CUI->getZExtValue();
6198           Offset = 0;
6199           return I->getOperand(0);
6200         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6201           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6202           // where C1 is divisible by C2.
6203           unsigned SubScale;
6204           Value *SubVal = 
6205             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6206           Offset += CUI->getZExtValue();
6207           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6208             Scale = SubScale;
6209             return SubVal;
6210           }
6211         }
6212       }
6213     }
6214   }
6215
6216   // Otherwise, we can't look past this.
6217   Scale = 1;
6218   Offset = 0;
6219   return Val;
6220 }
6221
6222
6223 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6224 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6225 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6226                                                    AllocationInst &AI) {
6227   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6228   
6229   // Remove any uses of AI that are dead.
6230   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6231   
6232   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6233     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6234     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6235       while (UI != E && *UI == User)
6236         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6237       
6238       ++NumDeadInst;
6239       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6240       EraseInstFromFunction(*User);
6241     }
6242   }
6243   
6244   // Get the type really allocated and the type casted to.
6245   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6246   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6247   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6248
6249   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6250   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6251   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6252
6253   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6254   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6255   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6256   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6257
6258   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6259   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6260   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6261
6262   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6263   // size argument.
6264   unsigned ArraySizeScale;
6265   int ArrayOffset;
6266   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6267     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6268  
6269   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6270   // do the xform.
6271   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6272       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6273
6274   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6275   Value *Amt = 0;
6276   if (Scale == 1) {
6277     Amt = NumElements;
6278   } else {
6279     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6280     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6281     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6282       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6283     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6284     else if (Scale != 1) {
6285       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6286       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6287     }
6288   }
6289   
6290   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6291     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6292     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6293     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6294   }
6295   
6296   AllocationInst *New;
6297   if (isa<MallocInst>(AI))
6298     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6299   else
6300     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6301   InsertNewInstBefore(New, AI);
6302   New->takeName(&AI);
6303   
6304   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6305   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6306   // die soon.
6307   if (!AI.hasOneUse()) {
6308     AddUsesToWorkList(AI);
6309     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6310     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6311     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6312     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6313     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6314   }
6315   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6316 }
6317
6318 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6319 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6320 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6321 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6322 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6323 ///
6324 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6325 /// extension operation if Ty is larger.
6326 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6327                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6328   // We can always evaluate constants in another type.
6329   if (isa<ConstantInt>(V))
6330     return true;
6331   
6332   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6333   if (!I) return false;
6334   
6335   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6336   
6337   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6338   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6339     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6340     // it, and this will remove a cast overall.
6341     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6342       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6343       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6344       // casts first.
6345       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6346         ++NumCastsRemoved;
6347       return true;
6348     }
6349   }
6350
6351   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6352   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6353   if (!I->hasOneUse()) return false;
6354
6355   switch (I->getOpcode()) {
6356   case Instruction::Add:
6357   case Instruction::Sub:
6358   case Instruction::And:
6359   case Instruction::Or:
6360   case Instruction::Xor:
6361     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6362     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6363                                       NumCastsRemoved) &&
6364            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6365                                       NumCastsRemoved);
6366
6367   case Instruction::Shl:
6368     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6369     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6370     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6371       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6372       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6373           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6374         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6375                                           NumCastsRemoved);
6376     }
6377     break;
6378   case Instruction::LShr:
6379     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6380     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6381     // already zeros.
6382     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6383       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6384       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6385       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6386           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6387             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6388           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6389         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6390                                           NumCastsRemoved);
6391       }
6392     }
6393     break;
6394   case Instruction::ZExt:
6395   case Instruction::SExt:
6396   case Instruction::Trunc:
6397     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6398     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6399     // of casts in the input.
6400     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6401       return true;
6402     break;
6403   default:
6404     // TODO: Can handle more cases here.
6405     break;
6406   }
6407   
6408   return false;
6409 }
6410
6411 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6412 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6413 /// evaluate the expression.
6414 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6415                                              bool isSigned) {
6416   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6417     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6418
6419   // Otherwise, it must be an instruction.
6420   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6421   Instruction *Res = 0;
6422   switch (I->getOpcode()) {
6423   case Instruction::Add:
6424   case Instruction::Sub:
6425   case Instruction::And:
6426   case Instruction::Or:
6427   case Instruction::Xor:
6428   case Instruction::AShr:
6429   case Instruction::LShr:
6430   case Instruction::Shl: {
6431     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6432     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6433     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6434                                  LHS, RHS, I->getName());
6435     break;
6436   }    
6437   case Instruction::Trunc:
6438   case Instruction::ZExt:
6439   case Instruction::SExt:
6440     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6441     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6442     // new.
6443     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6444       return I->getOperand(0);
6445     
6446     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6447     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6448                            Ty, I->getName());
6449     break;
6450   default: 
6451     // TODO: Can handle more cases here.
6452     assert(0 && "Unreachable!");
6453     break;
6454   }
6455   
6456   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6457 }
6458
6459 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6460 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6461   Value *Src = CI.getOperand(0);
6462
6463   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6464   // eliminate it now.
6465   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6466     if (Instruction::CastOps opc = 
6467         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6468       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6469       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6470       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6471     }
6472   }
6473
6474   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6475   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6476     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6477       return NV;
6478
6479   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6480   if (isa<PHINode>(Src))
6481     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6482       return NV;
6483   
6484   return 0;
6485 }
6486
6487 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6488 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6489   Value *Src = CI.getOperand(0);
6490   
6491   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6492     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6493     // this into a cast of the original pointer!
6494     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6495       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6496       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6497       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6498       AddToWorkList(GEP);
6499       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6500       return &CI;
6501     }
6502     
6503     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6504     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6505     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6506     // non-type-safe code.
6507     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6508       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6509         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6510         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6511         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6512         
6513         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6514         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6515         const Type *GEPIdxTy =
6516           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6517         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6518           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6519           
6520           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6521           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6522           // is something like [0 x {int, int}]
6523           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6524           int64_t FirstIdx = 0;
6525           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6526             FirstIdx = Offset/TySize;
6527             Offset %= TySize;
6528           
6529             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6530             if (Offset < 0) {
6531               --FirstIdx;
6532               Offset += TySize;
6533               assert(Offset >= 0);
6534             }
6535             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6536           }
6537           
6538           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6539
6540           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6541           while (Offset) {
6542             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6543               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6544               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6545                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6546                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6547               
6548                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6549                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6550               } else {
6551                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6552                 Offset = 0;
6553                 OrigBase = 0;
6554               }
6555             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6556               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6557               if (uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType())) {
6558                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6559                 Offset %= EltSize;
6560               } else {
6561                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6562               }
6563               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6564             } else {
6565               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6566               Offset = 0;
6567               OrigBase = 0;
6568             }
6569           }
6570           if (OrigBase) {
6571             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6572             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6573             // two.
6574             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6575                                                       NewIndices.begin(),
6576                                                       NewIndices.end(), "");
6577             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6578             NGEP->takeName(GEP);
6579             
6580             if (isa<BitCastInst>(CI))
6581               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6582             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6583             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6584           }
6585         }
6586       }      
6587     }
6588   }
6589     
6590   return commonCastTransforms(CI);
6591 }
6592
6593
6594
6595 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6596 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6597 /// cases.
6598 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6599 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6600   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6601     return Result;
6602
6603   Value *Src = CI.getOperand(0);
6604   const Type *SrcTy = Src->getType();
6605   const Type *DestTy = CI.getType();
6606   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6607   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6608
6609   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6610   // purpose is to compute bits we don't care about.
6611   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6612   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6613                            KnownZero, KnownOne))
6614     return &CI;
6615
6616   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6617   // can't do anything more. 
6618   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6619   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6620     return 0;
6621
6622   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6623   int NumCastsRemoved = 0;
6624   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6625       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6626                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6627     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6628     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6629     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6630     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6631     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6632     // require that two casts have been eliminated.
6633     bool DoXForm;
6634     switch (CI.getOpcode()) {
6635     default:
6636       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6637       // get here because of the check above.
6638       assert(0 && "Unknown cast type");
6639     case Instruction::Trunc:
6640       DoXForm = true;
6641       break;
6642     case Instruction::ZExt:
6643       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6644       break;
6645     case Instruction::SExt:
6646       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6647       break;
6648     }
6649     
6650     if (DoXForm) {
6651       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6652                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6653       assert(Res->getType() == DestTy);
6654       switch (CI.getOpcode()) {
6655       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6656       case Instruction::Trunc:
6657       case Instruction::BitCast:
6658         // Just replace this cast with the result.
6659         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6660       case Instruction::ZExt: {
6661         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6662         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6663         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6664                                                             SrcBitSize));
6665         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6666       }
6667       case Instruction::SExt:
6668         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6669         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6670             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6671                              CI), DestTy);
6672       }
6673     }
6674   }
6675   
6676   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6677   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6678
6679   switch (SrcI->getOpcode()) {
6680   case Instruction::Add:
6681   case Instruction::Mul:
6682   case Instruction::And:
6683   case Instruction::Or:
6684   case Instruction::Xor:
6685     // If we are discarding information, rewrite.
6686     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6687       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6688       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6689       // only be converting signedness, which is a noop.
6690       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6691           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6692           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6693         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6694         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6695         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6696         return BinaryOperator::create(
6697             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6698       }
6699     }
6700
6701     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6702     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6703         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6704         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6705         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6706       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6707       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6708     }
6709     break;
6710   case Instruction::SDiv:
6711   case Instruction::UDiv:
6712   case Instruction::SRem:
6713   case Instruction::URem:
6714     // If we are just changing the sign, rewrite.
6715     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6716       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6717       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6718       // only be converting signedness, which is a noop.
6719       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6720           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6721         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6722                                               Op0, DestTy, SrcI);
6723         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6724                                               Op1, DestTy, SrcI);
6725         return BinaryOperator::create(
6726           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6727       }
6728     }
6729     break;
6730
6731   case Instruction::Shl:
6732     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6733     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6734     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6735     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6736     // in the value.
6737     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6738         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6739       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6740           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6741       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6742       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6743       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6744     }
6745     break;
6746   case Instruction::AShr:
6747     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6748     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6749     // simplifications.
6750     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6751         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6752       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6753       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6754         // Insert the new logical shift right.
6755         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6756       }
6757     }
6758     break;
6759   }
6760   return 0;
6761 }
6762
6763 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6764   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6765     return Result;
6766   
6767   Value *Src = CI.getOperand(0);
6768   const Type *Ty = CI.getType();
6769   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6770   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6771   
6772   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6773     switch (SrcI->getOpcode()) {
6774     default: break;
6775     case Instruction::LShr:
6776       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6777       // are already zeros.
6778       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6779         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6780         
6781         // Get a mask for the bits shifting in.
6782         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6783         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6784         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6785           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6786             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6787
6788           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6789           // shift.
6790           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6791           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6792                                        Ty, CI);
6793           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6794         }
6795       } else {     // This is a variable shr.
6796         
6797         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6798         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6799         // loop-invariant and CSE'd.
6800         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6801           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6802
6803           Value *V = InsertNewInstBefore(
6804               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6805                                      "tmp"), CI);
6806           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6807                                                             SrcI->getOperand(0),
6808                                                             "tmp"), CI);
6809           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6810           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6811         }
6812       }
6813       break;
6814     }
6815   }
6816   
6817   return 0;
6818 }
6819
6820 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6821   // If one of the common conversion will work ..
6822   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6823     return Result;
6824
6825   Value *Src = CI.getOperand(0);
6826
6827   // If this is a cast of a cast
6828   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6829     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6830     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6831     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6832     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6833       // Get the sizes of the types involved
6834       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6835       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6836       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6837       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6838       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6839       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6840         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6841         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6842         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6843         Instruction *And = 
6844           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6845         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6846         if (And->getType() != CI.getType()) {
6847           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6848           InsertNewInstBefore(And, CI);
6849           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6850         }
6851         return And;
6852       }
6853     }
6854   }
6855
6856   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6857     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6858     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6859     // cast to integer to avoid the comparison.
6860     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6861       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6862       
6863       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6864       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6865       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6866           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6867         Value *In = ICI->getOperand(0);
6868         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6869                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6870         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6871                                                         In->getName()+".lobit"),
6872                                  CI);
6873         if (In->getType() != CI.getType())
6874           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6875                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6876
6877         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6878           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6879           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6880                                                           In->getName()+".not"),
6881                                    CI);
6882         }
6883
6884         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6885       }
6886       
6887       
6888       
6889       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6890       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6891       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6892       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6893       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6894       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6895       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6896       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6897       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6898           // This only works for EQ and NE
6899           ICI->isEquality()) {
6900         // If Op1C some other power of two, convert:
6901         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6902         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6903         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6904         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6905         
6906         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6907         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6908           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6909           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6910             // (X&4) == 2 --> false
6911             // (X&4) != 2 --> true
6912             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6913             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6914             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6915           }
6916           
6917           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6918           Value *In = ICI->getOperand(0);
6919           if (ShiftAmt) {
6920             // Perform a logical shr by shiftamt.
6921             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6922             In = InsertNewInstBefore(
6923                    BinaryOperator::createLShr(In,
6924                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6925                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6926           }
6927           
6928           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6929             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6930             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6931             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6932           }
6933           
6934           if (CI.getType() == In->getType())
6935             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6936           else
6937             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6938         }
6939       }
6940     }
6941   }    
6942   return 0;
6943 }
6944
6945 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6946   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6947     return I;
6948   
6949   Value *Src = CI.getOperand(0);
6950   
6951   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6952   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6953   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6954     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6955     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6956     // cast to integer to avoid the comparison.
6957     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6958       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6959       
6960       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6961       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6962       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6963           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6964         Value *In = ICI->getOperand(0);
6965         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6966                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6967         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6968                                                         In->getName()+".lobit"),
6969                                  CI);
6970         if (In->getType() != CI.getType())
6971           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6972                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6973         
6974         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6975           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6976                                      In->getName()+".not"), CI);
6977         
6978         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6979       }
6980     }
6981   }
6982       
6983   return 0;
6984 }
6985
6986 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6987   return commonCastTransforms(CI);
6988 }
6989
6990 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6991   return commonCastTransforms(CI);
6992 }
6993
6994 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6995   return commonCastTransforms(CI);
6996 }
6997
6998 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6999   return commonCastTransforms(CI);
7000 }
7001
7002 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7003   return commonCastTransforms(CI);
7004 }
7005
7006 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7007   return commonCastTransforms(CI);
7008 }
7009
7010 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7011   return commonPointerCastTransforms(CI);
7012 }
7013
7014 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7015   return commonCastTransforms(CI);
7016 }
7017
7018 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7019   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7020   // otherwise just apply the common ones.
7021   Value *Src = CI.getOperand(0);
7022   const Type *SrcTy = Src->getType();
7023   const Type *DestTy = CI.getType();
7024
7025   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7026     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7027       return Result;
7028   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7029     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7030       return I;
7031   } else {
7032     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7033       return Result;
7034   }
7035
7036
7037   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7038   // be replaced by the operand.
7039   if (DestTy == Src->getType())
7040     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7041
7042   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7043     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7044     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7045     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7046     
7047     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7048     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7049     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7050       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7051         return V;
7052     
7053     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7054     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7055     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7056     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7057     unsigned NumZeros = 0;
7058     while (SrcElTy != DstElTy && 
7059            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7060            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7061       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7062       ++NumZeros;
7063     }
7064
7065     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7066     if (SrcElTy == DstElTy) {
7067       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7068       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7069                                    ((Instruction*) NULL));
7070     }
7071   }
7072
7073   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7074     if (SVI->hasOneUse()) {
7075       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7076       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7077       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7078           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7079                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7080         CastInst *Tmp;
7081         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7082         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7083         // us to eliminate at least one cast.
7084         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7085              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7086             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7087              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7088           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7089                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7090           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7091                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7092           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7093           // know the vector types match #elts.
7094           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7095         }
7096       }
7097     }
7098   }
7099   return 0;
7100 }
7101
7102 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7103 ///   %C = or %A, %B
7104 ///   %D = select %cond, %C, %A
7105 /// into:
7106 ///   %C = select %cond, %B, 0
7107 ///   %D = or %A, %C
7108 ///
7109 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7110 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7111 /// equal the other incoming value of the select.
7112 ///
7113 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7114   switch (I->getOpcode()) {
7115   case Instruction::Add:
7116   case Instruction::Mul:
7117   case Instruction::And:
7118   case Instruction::Or:
7119   case Instruction::Xor:
7120     return 3;              // Can fold through either operand.
7121   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7122   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7123   case Instruction::LShr:
7124   case Instruction::AShr:
7125     return 1;
7126   default:
7127     return 0;              // Cannot fold
7128   }
7129 }
7130
7131 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7132 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7133 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7134   switch (I->getOpcode()) {
7135   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7136   case Instruction::Add:
7137   case Instruction::Sub:
7138   case Instruction::Or:
7139   case Instruction::Xor:
7140   case Instruction::Shl:
7141   case Instruction::LShr:
7142   case Instruction::AShr:
7143     return Constant::getNullValue(I->getType());
7144   case Instruction::And:
7145     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7146   case Instruction::Mul:
7147     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7148   }
7149 }
7150
7151 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7152 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7153 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7154                                           Instruction *FI) {
7155   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7156     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7157     // merge.
7158     if (TI->isCast()) {
7159       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7160         return 0;
7161     } else {
7162       return 0;  // unknown unary op.
7163     }
7164
7165     // Fold this by inserting a select from the input values.
7166     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7167                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7168     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7169     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7170                             TI->getType());
7171   }
7172
7173   // Only handle binary operators here.
7174   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7175     return 0;
7176
7177   // Figure out if the operations have any operands in common.
7178   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7179   bool MatchIsOpZero;
7180   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7181     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7182     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7183     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7184     MatchIsOpZero = true;
7185   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7186     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7187     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7188     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7189     MatchIsOpZero = false;
7190   } else if (!TI->isCommutative()) {
7191     return 0;
7192   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7193     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7194     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7195     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7196     MatchIsOpZero = true;
7197   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7198     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7199     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7200     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7201     MatchIsOpZero = true;
7202   } else {
7203     return 0;
7204   }
7205
7206   // If we reach here, they do have operations in common.
7207   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7208                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7209   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7210
7211   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7212     if (MatchIsOpZero)
7213       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7214     else
7215       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7216   }
7217   assert(0 && "Shouldn't get here");
7218   return 0;
7219 }
7220
7221 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7222   Value *CondVal = SI.getCondition();
7223   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7224   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7225
7226   // select true, X, Y  -> X
7227   // select false, X, Y -> Y
7228   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7229     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7230
7231   // select C, X, X -> X
7232   if (TrueVal == FalseVal)
7233     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7234
7235   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7236     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7237   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7238     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7239   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7240     if (isa<Constant>(TrueVal))
7241       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7242     else
7243       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7244   }
7245
7246   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7247     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7248       if (C->getZExtValue()) {
7249         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7250         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7251       } else {
7252         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7253         Value *NotCond =
7254           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7255                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7256         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7257       }
7258     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7259       if (C->getZExtValue() == false) {
7260         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7261         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7262       } else {
7263         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7264         Value *NotCond =
7265           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7266                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7267         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7268       }
7269     }
7270   }
7271
7272   // Selecting between two integer constants?
7273   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7274     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7275       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7276       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7277         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7278       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7279         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7280         Value *NotCond =
7281           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7282                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7283         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7284       }
7285       
7286       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7287
7288       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7289
7290         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7291         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7292           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7293             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7294               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7295               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7296               Value *X = IC->getOperand(0);
7297               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7298               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7299               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7300                                                         ShAmt, "ones");
7301               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7302               
7303               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7304               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7305               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7306               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7307               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7308               if (SRASize < SISize)
7309                 opc = Instruction::SExt;
7310               else if (SRASize > SISize)
7311                 opc = Instruction::Trunc;
7312               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7313             }
7314           }
7315
7316
7317         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7318         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7319         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7320         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7321         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7322           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7323               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7324             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7325               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7326                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7327                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7328                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7329                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7330                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7331                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7332                 // true or false val is the zero.
7333                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7334                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7335                 Value *V = ICA;
7336                 if (ShouldNotVal)
7337                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7338                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7339                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7340               }
7341       }
7342     }
7343
7344   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7345   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7346     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7347       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7348       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7349         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7350       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7351       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7352         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7353       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7354
7355     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7356       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7357       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7358         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7359       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7360       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7361         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7362       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7363     }
7364   }
7365
7366   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7367   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7368     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7369       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7370       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7371         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7372       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7373       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7374         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7375       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7376
7377     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7378       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7379       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7380         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7381       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7382       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7383         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7384       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7385     }
7386   }
7387
7388   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7389     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7390       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7391         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7392
7393         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7394         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7395           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7396             return IV;
7397
7398         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7399         // even legal for FP.
7400         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7401             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7402           AddOp = FI; SubOp = TI;
7403         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7404                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7405           AddOp = TI; SubOp = FI;
7406         }
7407
7408         if (AddOp) {
7409           Value *OtherAddOp = 0;
7410           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7411             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7412           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7413             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7414           }
7415
7416           if (OtherAddOp) {
7417             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7418             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7419             Value *NegVal;  // Compute -Z
7420             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7421               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7422             } else {
7423               NegVal = InsertNewInstBefore(
7424                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7425             }
7426
7427             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7428             Value *NewFalseOp = NegVal;
7429             if (AddOp != TI)
7430               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7431             Instruction *NewSel =
7432               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7433
7434             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7435             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7436           }
7437         }
7438       }
7439
7440   // See if we can fold the select into one of our operands.
7441   if (SI.getType()->isInteger()) {
7442     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7443     // transformation we are doing here.
7444     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7445       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7446           !isa<Constant>(FalseVal))
7447         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7448           unsigned OpToFold = 0;
7449           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7450             OpToFold = 1;
7451           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7452             OpToFold = 2;
7453           }
7454
7455           if (OpToFold) {
7456             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7457             Instruction *NewSel =
7458               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7459             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7460             NewSel->takeName(TVI);
7461             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7462               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7463             else {
7464               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7465             }
7466           }
7467         }
7468
7469     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7470       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7471           !isa<Constant>(TrueVal))
7472         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7473           unsigned OpToFold = 0;
7474           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7475             OpToFold = 1;
7476           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7477             OpToFold = 2;
7478           }
7479
7480           if (OpToFold) {
7481             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7482             Instruction *NewSel =
7483               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7484             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7485             NewSel->takeName(FVI);
7486             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7487               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7488             else
7489               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7490           }
7491         }
7492   }
7493
7494   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7495     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7496     SI.setOperand(1, FalseVal);
7497     SI.setOperand(2, TrueVal);
7498     return &SI;
7499   }
7500
7501   return 0;
7502 }
7503
7504 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7505 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7506 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7507 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7508 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7509                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7510   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7511     unsigned Align = GV->getAlignment();
7512     if (Align == 0 && TD) 
7513       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7514
7515     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7516     // of the global.
7517     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7518       GV->setAlignment(PrefAlign);
7519       Align = PrefAlign;
7520     }
7521     return Align;
7522   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7523     unsigned Align = AI->getAlignment();
7524     if (Align == 0 && TD) {
7525       if (isa<AllocaInst>(AI))
7526         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7527       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7528         // Malloc returns maximally aligned memory.
7529         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7530         Align =
7531           std::max(Align,
7532                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7533         Align =
7534           std::max(Align,
7535                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7536       }
7537     }
7538     
7539     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7540     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7541     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7542       AI->setAlignment(PrefAlign);
7543       Align = PrefAlign;
7544     }
7545     return Align;
7546   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7547              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7548               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7549     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7550                                       TD, PrefAlign);
7551   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7552     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7553     bool AllZeroOperands = true;
7554     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7555       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7556           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7557         AllZeroOperands = false;
7558         break;
7559       }
7560
7561     if (AllZeroOperands) {
7562       // Treat this like a bitcast.
7563       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7564     }
7565
7566     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7567     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7568
7569     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7570     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7571     // least as much as its type requires.
7572     if (!TD) return 0;
7573
7574     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7575     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7576     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7577     if (Align <= BaseAlignment) {
7578       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7579       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7580       Align = std::min(Align, (unsigned)
7581                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7582       return Align;
7583     }
7584     return 0;
7585   }
7586   return 0;
7587 }
7588
7589
7590 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7591 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7592 /// the heavy lifting.
7593 ///
7594 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7595   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7596   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7597   
7598   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7599   // visitCallSite.
7600   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7601     bool Changed = false;
7602
7603     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7604     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7605       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7606
7607       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7608         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7609           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7610           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7611           // alignment is sufficient.
7612         }
7613     }
7614
7615     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7616     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7617     // into a call to memcpy.
7618     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7619       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7620         if (GVSrc->isConstant()) {
7621           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7622           const char *Name;
7623           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7624               Type::Int32Ty)
7625             Name = "llvm.memcpy.i32";
7626           else
7627             Name = "llvm.memcpy.i64";
7628           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7629                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7630           CI.setOperand(0, MemCpy);
7631           Changed = true;
7632         }
7633     }
7634
7635     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7636     // set, update the alignment.
7637     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7638       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7639       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7640       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7641       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7642         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7643         Changed = true;
7644       }
7645     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7646       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7647       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7648         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7649         Changed = true;
7650       }
7651     }
7652           
7653     if (Changed) return II;
7654   } else {
7655     switch (II->getIntrinsicID()) {
7656     default: break;
7657     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7658     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7659     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7660     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7661     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7662       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7663       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7664       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7665         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7666                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7667         return new LoadInst(Ptr);
7668       }
7669       break;
7670     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7671     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7672       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7673       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7674         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7675         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7676                                       OpPtrTy, CI);
7677         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7678       }
7679       break;
7680     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7681     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7682     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7683     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7684       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7685       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7686         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7687         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7688                                       OpPtrTy, CI);
7689         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7690       }
7691       break;
7692       
7693     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7694       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7695       // we can simplify the input based on that, do so now.
7696       uint64_t UndefElts;
7697       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7698                                                 UndefElts)) {
7699         II->setOperand(1, V);
7700         return II;
7701       }
7702       break;
7703     }
7704       
7705     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7706       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7707       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7708         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7709         
7710         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7711         bool AllEltsOk = true;
7712         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7713           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7714               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7715             AllEltsOk = false;
7716             break;
7717           }
7718         }
7719         
7720         if (AllEltsOk) {
7721           // Cast the input vectors to byte vectors.
7722           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7723                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7724           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7725                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7726           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7727           
7728           // Only extract each element once.
7729           Value *ExtractedElts[32];
7730           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7731           
7732           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7733             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7734               continue;
7735             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7736             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7737             
7738             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7739               Instruction *Elt = 
7740                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7741               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7742               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7743             }
7744           
7745             // Insert this value into the result vector.
7746             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7747             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7748           }
7749           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7750         }
7751       }
7752       break;
7753
7754     case Intrinsic::stackrestore: {
7755       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7756       // happen when variable allocas are DCE'd.
7757       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7758         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7759           BasicBlock::iterator BI = SS;
7760           if (&*++BI == II)
7761             return EraseInstFromFunction(CI);
7762         }
7763       }
7764       
7765       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7766       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7767       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7768       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7769         BasicBlock::iterator BI = II;
7770         bool CannotRemove = false;
7771         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7772           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7773               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7774             CannotRemove = true;
7775             break;
7776           }
7777         }
7778         if (!CannotRemove)
7779           return EraseInstFromFunction(CI);
7780       }
7781       break;
7782     }
7783     }
7784   }
7785
7786   return visitCallSite(II);
7787 }
7788
7789 // InvokeInst simplification
7790 //
7791 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7792   return visitCallSite(&II);
7793 }
7794
7795 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7796 //
7797 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7798   bool Changed = false;
7799
7800   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7801   // to the arguments of the call/invoke.
7802   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7803
7804   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7805
7806   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7807     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7808       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7809       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7810       // be unreachable, as the call is undefined.
7811       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7812                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7813       if (!OldCall->use_empty())
7814         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7815       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7816         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7817       return 0;
7818     }
7819
7820   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7821     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7822     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7823     // that we can't modify the CFG here.
7824     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7825                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7826                   CS.getInstruction());
7827
7828     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7829       CS.getInstruction()->
7830         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7831
7832     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7833       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7834       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7835                      ConstantInt::getTrue(), II);
7836     }
7837     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7838   }
7839
7840   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7841   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7842   if (FTy->isVarArg()) {
7843     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7844     // the call.
7845     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7846            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7847       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7848         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7849         // area, we can eliminate the use of the cast.
7850         Value *Op = CI->getOperand(0);
7851         if (CI->isLosslessCast()) {
7852           *I = Op;
7853           Changed = true;
7854         }
7855       }
7856   }
7857
7858   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7859 }
7860
7861 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7862 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7863 //
7864 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7865   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7866   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7867   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7868       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7869     return false;
7870   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7871   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7872
7873   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7874   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7875   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7876   //
7877   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7878   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7879
7880   const FunctionType *ActualFT =
7881     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
7882   
7883   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
7884   // want to lose an sret attribute or something.
7885   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
7886     return false;
7887   
7888   // Check to see if we are changing the return type...
7889   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7890     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7891         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7892         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7893           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7894       return false;   // Cannot transform this return value.
7895
7896     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7897     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7898     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7899     // the critical edge).  Bail out in this case.
7900     if (!Caller->use_empty())
7901       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7902         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7903              UI != E; ++UI)
7904           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7905             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7906                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7907               return false;
7908   }
7909
7910   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7911   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7912
7913   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7914   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7915     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7916     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7917     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7918     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
7919     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7920     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7921       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7922       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7923        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7924       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7925        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7926     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7927
7928     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
7929     // lose information, e.g. int->short.
7930     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
7931     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
7932     // requires legality checks like this be done before calling it).
7933     if (ParamTy->isInteger()) {
7934       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7935         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7936           return false;
7937       }
7938       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
7939           !isa<PointerType>(ActTy))
7940         return false;
7941     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
7942       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7943         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7944           return false;
7945       }
7946       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
7947         return false;
7948     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
7949       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7950         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
7951           return false;
7952       }
7953       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
7954         return false;
7955     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
7956       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
7957         return false;
7958     } else {
7959       return false;
7960     }
7961   }
7962
7963   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7964       Callee->isDeclaration())
7965     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7966
7967   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7968   // inserting cast instructions as necessary...
7969   std::vector<Value*> Args;
7970   Args.reserve(NumActualArgs);
7971
7972   AI = CS.arg_begin();
7973   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7974     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7975     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7976       Args.push_back(*AI);
7977     } else {
7978       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7979           false, ParamTy, false);
7980       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7981       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7982     }
7983   }
7984
7985   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7986   // now...
7987   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7988     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7989
7990   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7991   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7992     if (!FT->isVarArg()) {
7993       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7994            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7995     } else {
7996       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
7997       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7998         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7999         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8000           // Must promote to pass through va_arg area!
8001           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8002                                                                 PTy, false);
8003           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8004           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8005           Args.push_back(Cast);
8006         } else {
8007           Args.push_back(*AI);
8008         }
8009       }
8010     }
8011
8012   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8013     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8014
8015   Instruction *NC;
8016   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8017     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8018                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8019     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8020   } else {
8021     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8022                       Caller->getName(), Caller);
8023     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8024       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8025    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8026   }
8027
8028   // Insert a cast of the return type as necessary.
8029   Value *NV = NC;
8030   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8031     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8032       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8033       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8034                                                             CallerTy, false);
8035       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8036
8037       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8038       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8039       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8040         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8041         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8042         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8043       } else {
8044         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8045         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8046       }
8047       AddUsersToWorkList(*Caller);
8048     } else {
8049       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8050     }
8051   }
8052
8053   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8054     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8055   Caller->eraseFromParent();
8056   RemoveFromWorkList(Caller);
8057   return true;
8058 }
8059
8060 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8061 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8062 /// and a single binop.
8063 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8064   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8065   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8066          isa<CmpInst>(FirstInst));
8067   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8068   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8069   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8070     
8071   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8072   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8073   
8074   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8075   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8076   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8077     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8078     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8079         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8080         // types or GEP's with different index types.
8081         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8082         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8083       return 0;
8084
8085     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8086     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8087       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8088           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8089         return 0;
8090     
8091     // Keep track of which operand needs a phi node.
8092     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8093     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8094   }
8095   
8096   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8097
8098   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8099   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8100   // hide them behind a phi.
8101   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8102     return 0;
8103   
8104   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8105   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8106   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8107   if (LHSVal == 0) {
8108     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8109     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8110     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8111     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8112     LHSVal = NewLHS;
8113   }
8114   
8115   if (RHSVal == 0) {
8116     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8117     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8118     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8119     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8120     RHSVal = NewRHS;
8121   }
8122   
8123   // Add all operands to the new PHIs.
8124   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8125     if (NewLHS) {
8126       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8127       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8128     }
8129     if (NewRHS) {
8130       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8131       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8132     }
8133   }
8134     
8135   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8136     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8137   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8138     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8139                            RHSVal);
8140   else {
8141     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8142     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8143   }
8144 }
8145
8146 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8147 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8148 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8149 /// block it is in.
8150 ///
8151 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8152 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8153 /// to a register.
8154 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8155   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8156   
8157   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8158     if (BBI->mayWriteToMemory())
8159       return false;
8160   
8161   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8162   // profitable to do this xform.
8163   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8164     bool isAddressTaken = false;
8165     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8166          UI != E; ++UI) {
8167       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8168       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8169         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8170         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8171       }
8172       isAddressTaken = true;
8173       break;
8174     }
8175     
8176     if (!isAddressTaken)
8177       return false;
8178   }
8179   
8180   return true;
8181 }
8182
8183
8184 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8185 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8186 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8187 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8188   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8189
8190   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8191   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8192   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8193   // code size and simplifying code.
8194   Constant *ConstantOp = 0;
8195   const Type *CastSrcTy = 0;
8196   bool isVolatile = false;
8197   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8198     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8199   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8200     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8201     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8202     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8203     if (ConstantOp == 0)
8204       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8205   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8206     isVolatile = LI->isVolatile();
8207     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8208     // load and the PHI.
8209     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8210         !isSafeToSinkLoad(LI))
8211       return 0;
8212   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8213     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8214       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8215     // Can't handle general GEPs yet.
8216     return 0;
8217   } else {
8218     return 0;  // Cannot fold this operation.
8219   }
8220
8221   // Check to see if all arguments are the same operation.
8222   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8223     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8224     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8225     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8226       return 0;
8227     if (CastSrcTy) {
8228       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8229         return 0;  // Cast operation must match.
8230     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8231       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8232       // the load and the PHI.
8233       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8234           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8235           !isSafeToSinkLoad(LI))
8236         return 0;
8237     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8238       return 0;
8239     }
8240   }
8241
8242   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8243   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8244   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8245                                PN.getName()+".in");
8246   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8247
8248   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8249   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8250
8251   // Add all operands to the new PHI.
8252   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8253     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8254     if (NewInVal != InVal)
8255       InVal = 0;
8256     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8257   }
8258
8259   Value *PhiVal;
8260   if (InVal) {
8261     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8262     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8263     PhiVal = InVal;
8264     delete NewPN;
8265   } else {
8266     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8267     PhiVal = NewPN;
8268   }
8269
8270   // Insert and return the new operation.
8271   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8272     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8273   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8274     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8275   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8276     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8277   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8278     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8279                            PhiVal, ConstantOp);
8280   else
8281     assert(0 && "Unknown operation");
8282   return 0;
8283 }
8284
8285 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8286 /// that is dead.
8287 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8288                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8289   if (PN->use_empty()) return true;
8290   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8291
8292   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8293   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8294     return true;
8295   
8296   // Don't scan crazily complex things.
8297   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8298     return false;
8299
8300   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8301     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8302
8303   return false;
8304 }
8305
8306 // PHINode simplification
8307 //
8308 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8309   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8310   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8311   
8312   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8313     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8314
8315   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8316   // reducing code size.
8317   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8318       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8319     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8320       return Result;
8321
8322   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8323   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8324   // PHI)... break the cycle.
8325   if (PN.hasOneUse()) {
8326     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8327     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8328       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8329       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8330       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8331         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8332     }
8333    
8334     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8335     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8336     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8337     // common case here is good because the only other things that catch this
8338     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8339     // late.
8340     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8341         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8342         PHIUser->use_back() == &PN) {
8343       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8344     }
8345   }
8346
8347   return 0;
8348 }
8349
8350 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8351                                    Instruction *InsertPoint,
8352                                    InstCombiner *IC) {
8353   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8354   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8355   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8356   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8357   // used for address computation.
8358   Instruction::CastOps opcode = 
8359      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8360       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8361   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8362 }
8363
8364
8365 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8366   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8367   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8368   // If so, eliminate the noop.
8369   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8370     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8371
8372   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8373     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8374
8375   bool HasZeroPointerIndex = false;
8376   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8377     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8378
8379   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8380     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8381
8382   // Eliminate unneeded casts for indices.
8383   bool MadeChange = false;
8384   
8385   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8386   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8387     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8388       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8389         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8390             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8391           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8392           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8393           // is a 32-bit pointer target.
8394           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8395             MadeChange = true;
8396             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8397           }
8398         }
8399       }
8400       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8401       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8402       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8403       // obvious.
8404       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8405       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8406         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8407           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8408           MadeChange = true;
8409         } else {
8410           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8411                                 GEP);
8412           GEP.setOperand(i, Op);
8413           MadeChange = true;
8414         }
8415     }
8416   }
8417   if (MadeChange) return &GEP;
8418
8419   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8420   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8421   // real input to the dest type.
8422   if (GEP.hasAllZeroIndices() && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
8423     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
8424                            GEP.getType());
8425     
8426   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8427   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8428   // getelementptr instructions into a single instruction.
8429   //
8430   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8431   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8432     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8433
8434   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8435     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8436     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8437     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8438     //
8439     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8440         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8441       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8442
8443     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8444
8445     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8446     bool EndsWithSequential = false;
8447     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8448            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8449       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8450
8451     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8452     if (EndsWithSequential) {
8453       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8454       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8455       //
8456       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8457       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8458         Sum = GO1;
8459       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8460         Sum = SO1;
8461       } else {
8462         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8463         // target's pointer size.
8464         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8465           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8466             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8467           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8468             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8469           } else {
8470             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8471             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8472               // Convert GO1 to SO1's type.
8473               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8474
8475             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8476               // Convert SO1 to GO1's type.
8477               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8478             } else {
8479               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8480               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8481               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8482             }
8483           }
8484         }
8485         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8486           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8487         else {
8488           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8489           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8490         }
8491       }
8492
8493       // Recycle the GEP we already have if possible.
8494       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8495         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8496         GEP.setOperand(1, Sum);
8497         return &GEP;
8498       } else {
8499         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8500                        SrcGEPOperands.end()-1);
8501         Indices.push_back(Sum);
8502         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8503       }
8504     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8505                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8506                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8507       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8508       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8509                      SrcGEPOperands.end());
8510       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8511     }
8512
8513     if (!Indices.empty())
8514       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8515                                    Indices.end(), GEP.getName());
8516
8517   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8518     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8519     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8520
8521     // Scan for nonconstants...
8522     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8523     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8524     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8525       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8526
8527     if (I == E) {  // If they are all constants...
8528       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8529                                                     &Indices[0],Indices.size());
8530
8531       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8532       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8533     }
8534   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8535     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8536       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8537     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8538       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8539       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8540       //
8541       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8542       //
8543       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8544       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8545       if (const ArrayType *XATy =
8546           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8547         if (const ArrayType *CATy =
8548             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8549           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8550             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8551             // to an array of the same type as the destination pointer
8552             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8553             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8554             GEP.setOperand(0, X);
8555             return &GEP;
8556           }
8557     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8558       // Transform things like:
8559       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8560       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8561       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8562       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8563       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8564           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8565           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8566         Value *Idx[2];
8567         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8568         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8569         Value *V = InsertNewInstBefore(
8570                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8571         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8572         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8573       }
8574       
8575       // Transform things like:
8576       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8577       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8578       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8579       
8580       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8581           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8582         uint64_t ArrayEltSize =
8583             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8584         
8585         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8586         // allow either a mul, shift, or constant here.
8587         Value *NewIdx = 0;
8588         ConstantInt *Scale = 0;
8589         if (ArrayEltSize == 1) {
8590           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8591           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8592         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8593           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8594           Scale = CI;
8595         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8596           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8597               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8598             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8599             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8600             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8601             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8602           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8603                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8604             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8605             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8606           }
8607         }
8608
8609         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8610         // out, perform the transformation.
8611         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8612           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8613             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8614                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8615           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8616             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8617                                                        true /*SExt*/);
8618             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8619             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8620           }
8621
8622           // Insert the new GEP instruction.
8623           Value *Idx[2];
8624           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8625           Idx[1] = NewIdx;
8626           Instruction *NewGEP =
8627             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8628           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8629           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8630           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8631         }
8632       }
8633     }
8634   }
8635
8636   return 0;
8637 }
8638
8639 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8640   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8641   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8642     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8643       const Type *NewTy = 
8644         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8645       AllocationInst *New = 0;
8646
8647       // Create and insert the replacement instruction...
8648       if (isa<MallocInst>(AI))
8649         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8650       else {
8651         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8652         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8653       }
8654
8655       InsertNewInstBefore(New, AI);
8656
8657       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8658       // allocas if possible...
8659       //
8660       BasicBlock::iterator It = New;
8661       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8662
8663       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8664       // insert our getelementptr instruction...
8665       //
8666       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8667       Value *Idx[2];
8668       Idx[0] = NullIdx;
8669       Idx[1] = NullIdx;
8670       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
8671                                        New->getName()+".sub", It);
8672
8673       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8674       // allocation.
8675       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8676     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8677       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8678     }
8679
8680   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8681   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8682   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8683   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8684       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8685     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8686
8687   return 0;
8688 }
8689
8690 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8691   Value *Op = FI.getOperand(0);
8692
8693   // free undef -> unreachable.
8694   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8695     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8696     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8697                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8698     return EraseInstFromFunction(FI);
8699   }
8700   
8701   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8702   // when lots of inlining happens.
8703   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8704     return EraseInstFromFunction(FI);
8705   
8706   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8707   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8708     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8709     return &FI;
8710   }
8711   
8712   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8713   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8714     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8715       AddToWorkList(GEPI);
8716       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8717       return &FI;
8718     }
8719   }
8720   
8721   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8722   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8723     if (MI->hasOneUse()) {
8724       EraseInstFromFunction(FI);
8725       return EraseInstFromFunction(*MI);
8726     }
8727
8728   return 0;
8729 }
8730
8731
8732 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8733 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8734   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8735   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8736
8737   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8738   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8739     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8740
8741     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8742          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8743       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8744       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8745       // constants.
8746       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8747         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8748           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8749             Value *Idxs[2];
8750             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8751             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8752             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8753             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8754           }
8755
8756       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8757             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8758           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8759           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8760           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8761           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8762                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8763
8764         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8765         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8766         // the result of the loaded value.
8767         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8768                                                              CI->getName(),
8769                                                          LI.isVolatile()),LI);
8770         // Now cast the result of the load.
8771         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8772       }
8773     }
8774   }
8775   return 0;
8776 }
8777
8778 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8779 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8780 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8781 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8782 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8783   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8784   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8785
8786   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8787   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8788   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8789   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8790   // the load entirely).
8791   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8792
8793   while (BBI != E) {
8794     --BBI;
8795
8796     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8797       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8798     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8799       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8800
8801   }
8802   return false;
8803 }
8804
8805 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
8806 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
8807 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
8808 /// input, because we ignore GEP indices.
8809 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
8810   while (1) {
8811     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
8812       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
8813           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
8814         Ptr = CE->getOperand(0);
8815       else
8816         return Ptr;
8817     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
8818       Ptr = BCI->getOperand(0);
8819     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
8820       Ptr = GEP->getOperand(0);
8821     } else {
8822       return Ptr;
8823     }
8824   }
8825 }
8826
8827 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8828   Value *Op = LI.getOperand(0);
8829
8830   // Attempt to improve the alignment.
8831   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
8832   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
8833     LI.setAlignment(KnownAlign);
8834
8835   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8836   if (isa<CastInst>(Op))
8837     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8838       return Res;
8839
8840   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8841   if (LI.isVolatile()) return 0;
8842   
8843   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8844     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8845     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8846     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8847     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8848       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8849         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8850     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8851       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8852         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8853   }
8854
8855   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8856     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
8857       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8858       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8859       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8860       // CFG.
8861       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8862                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8863       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8864     }
8865
8866   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8867     // load null/undef -> undef
8868     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
8869       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8870       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8871       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8872       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8873                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8874       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8875     }
8876
8877     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
8878     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
8879       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8880         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
8881
8882     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
8883     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8884       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
8885         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
8886           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8887             if (Constant *V = 
8888                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
8889               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
8890         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
8891           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8892           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8893           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8894           // CFG.
8895           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8896                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8897           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8898         }
8899
8900       } else if (CE->isCast()) {
8901         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8902           return Res;
8903       }
8904   }
8905     
8906   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
8907   // is all undef or zero, we know what it loads.
8908   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
8909     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
8910       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
8911         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
8912       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
8913         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8914     }
8915   }
8916
8917   if (Op->hasOneUse()) {
8918     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8919     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8920     // exposes redundancy in the code.
8921     //
8922     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8923     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8924     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8925     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8926     // unconditionally.
8927     //
8928     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8929       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8930       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8931           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8932         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
8933                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
8934         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
8935                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
8936         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
8937       }
8938
8939       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8940       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8941         if (C->isNullValue()) {
8942           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8943           return &LI;
8944         }
8945
8946       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8947       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8948         if (C->isNullValue()) {
8949           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8950           return &LI;
8951         }
8952     }
8953   }
8954   return 0;
8955 }
8956
8957 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8958 /// when possible.
8959 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8960   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8961   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8962
8963   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8964   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8965     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8966
8967     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
8968       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8969       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8970       // constants.
8971       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8972         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8973           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8974             Value* Idxs[2];
8975             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8976             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8977             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8978             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8979           }
8980
8981       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
8982           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8983                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8984
8985         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8986         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8987         // the store, cast the value to be stored.
8988         Value *NewCast;
8989         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8990         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8991         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8992         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8993         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8994           if (CastSrcTy->isInteger())
8995             opcode = Instruction::IntToPtr;
8996         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8997           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8998             opcode = Instruction::PtrToInt;
8999         }
9000         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9001           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9002         else
9003           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9004             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9005             SI);
9006         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9007       }
9008     }
9009   }
9010   return 0;
9011 }
9012
9013 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9014   Value *Val = SI.getOperand(0);
9015   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9016
9017   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9018     EraseInstFromFunction(SI);
9019     ++NumCombined;
9020     return 0;
9021   }
9022   
9023   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9024   // alloca dead.
9025   if (Ptr->hasOneUse()) {
9026     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9027       EraseInstFromFunction(SI);
9028       ++NumCombined;
9029       return 0;
9030     }
9031     
9032     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9033       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9034           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9035         EraseInstFromFunction(SI);
9036         ++NumCombined;
9037         return 0;
9038       }
9039   }
9040
9041   // Attempt to improve the alignment.
9042   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9043   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9044     SI.setAlignment(KnownAlign);
9045
9046   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9047   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9048   // situation often occurs with bitfield accesses.
9049   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9050   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9051        --ScanInsts) {
9052     --BBI;
9053     
9054     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9055       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9056       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9057         ++NumDeadStore;
9058         ++BBI;
9059         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9060         continue;
9061       }
9062       break;
9063     }
9064     
9065     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9066     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9067     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9068     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9069       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
9070         EraseInstFromFunction(SI);
9071         ++NumCombined;
9072         return 0;
9073       }
9074       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9075       // may not be dead.
9076       break;
9077     }
9078     
9079     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9080     if (BBI->mayWriteToMemory())
9081       break;
9082   }
9083   
9084   
9085   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9086
9087   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9088   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9089     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9090       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9091       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9092         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9093       ++NumCombined;
9094     }
9095     return 0;  // Do not modify these!
9096   }
9097
9098   // store undef, Ptr -> noop
9099   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9100     EraseInstFromFunction(SI);
9101     ++NumCombined;
9102     return 0;
9103   }
9104
9105   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9106   // source instead.
9107   if (isa<CastInst>(Ptr))
9108     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9109       return Res;
9110   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9111     if (CE->isCast())
9112       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9113         return Res;
9114
9115   
9116   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9117   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9118   BBI = &SI; ++BBI;
9119   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9120     if (BI->isUnconditional())
9121       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9122         return 0;  // xform done!
9123   
9124   return 0;
9125 }
9126
9127 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9128 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9129 /// into a phi node with a store in the successor.
9130 ///
9131 /// Simplify things like:
9132 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9133 /// into a phi node with a store in the successor.
9134 ///
9135 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9136   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9137   
9138   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9139   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9140   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9141   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9142   
9143   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9144   // the other predecessor.
9145   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9146   BasicBlock *OtherBB = 0;
9147   if (*PI != StoreBB)
9148     OtherBB = *PI;
9149   ++PI;
9150   if (PI == pred_end(DestBB))
9151     return false;
9152   
9153   if (*PI != StoreBB) {
9154     if (OtherBB)
9155       return false;
9156     OtherBB = *PI;
9157   }
9158   if (++PI != pred_end(DestBB))
9159     return false;
9160   
9161   
9162   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9163   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9164   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9165   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9166     return false;
9167   
9168   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9169   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9170   StoreInst *OtherStore = 0;
9171   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9172     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9173     --BBI;
9174     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9175     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9176       return false;
9177   } else {
9178     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9179     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9180     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9181         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9182       return false;
9183     
9184     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9185     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9186     // lives in OtherBB.
9187     for (;; --BBI) {
9188       // Check to see if we find the matching store.
9189       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9190         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9191           return false;
9192         break;
9193       }
9194       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9195       // out of instructions, we can't do the xform.
9196       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9197           BBI == OtherBB->begin())
9198         return false;
9199     }
9200     
9201     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9202     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9203     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9204       // FIXME: This should really be AA driven.
9205       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9206         return false;
9207     }
9208   }
9209   
9210   // Insert a PHI node now if we need it.
9211   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9212   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9213     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9214     PN->reserveOperandSpace(2);
9215     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9216     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9217     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9218   }
9219   
9220   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9221   // insert it.
9222   BBI = DestBB->begin();
9223   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9224   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9225                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9226   
9227   // Nuke the old stores.
9228   EraseInstFromFunction(SI);
9229   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9230   ++NumCombined;
9231   return true;
9232 }
9233
9234
9235 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9236   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9237   Value *X = 0;
9238   BasicBlock *TrueDest;
9239   BasicBlock *FalseDest;
9240   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9241       !isa<Constant>(X)) {
9242     // Swap Destinations and condition...
9243     BI.setCondition(X);
9244     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9245     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9246     return &BI;
9247   }
9248
9249   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9250   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9251   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9252                              TrueDest, FalseDest)))
9253     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9254          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9255       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9256       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9257       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9258       NewSCC->takeName(I);
9259       // Swap Destinations and condition...
9260       BI.setCondition(NewSCC);
9261       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9262       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9263       RemoveFromWorkList(I);
9264       I->eraseFromParent();
9265       AddToWorkList(NewSCC);
9266       return &BI;
9267     }
9268
9269   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9270   ICmpInst::Predicate IPred;
9271   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9272                       TrueDest, FalseDest)))
9273     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9274          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9275          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9276       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9277       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9278       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9279       NewSCC->takeName(I);
9280       // Swap Destinations and condition...
9281       BI.setCondition(NewSCC);
9282       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9283       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9284       RemoveFromWorkList(I);
9285       I->eraseFromParent();;
9286       AddToWorkList(NewSCC);
9287       return &BI;
9288     }
9289
9290   return 0;
9291 }
9292
9293 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9294   Value *Cond = SI.getCondition();
9295   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9296     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9297       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9298         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9299         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9300           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9301                                                 AddRHS));
9302         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9303         AddToWorkList(I);
9304         return &SI;
9305       }
9306   }
9307   return 0;
9308 }
9309
9310 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9311 /// is to leave as a vector operation.
9312 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9313   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9314     return true;
9315   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9316     if (isConstant) return true;
9317     // If all elts are the same, we can extract.
9318     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9319     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9320       if (C->getOperand(i) != Op0)
9321         return false;
9322     return true;
9323   }
9324   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9325   if (!I) return false;
9326   
9327   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9328   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9329   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9330       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9331     return true;
9332   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9333     return true;
9334   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9335     if (BO->hasOneUse() &&
9336         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9337          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9338       return true;
9339   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9340     if (CI->hasOneUse() &&
9341         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9342          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9343       return true;
9344   
9345   return false;
9346 }
9347
9348 /// Read and decode a shufflevector mask.
9349 ///
9350 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9351 /// elements in the input.
9352 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9353   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9354   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9355     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9356   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9357     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9358
9359   std::vector<unsigned> Result;
9360   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9361   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9362     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9363       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9364     else
9365       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9366   return Result;
9367 }
9368
9369 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9370 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9371 /// extracted from the vector.
9372 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9373   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9374   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9375   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9376   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9377     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9378   
9379   if (isa<UndefValue>(V))
9380     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9381   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9382     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9383   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9384     return CP->getOperand(EltNo);
9385   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9386     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9387     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9388       return 0;
9389     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9390     
9391     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9392     // inserted value.
9393     if (EltNo == IIElt) 
9394       return III->getOperand(1);
9395     
9396     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9397     // vector input.
9398     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9399   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9400     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9401     if (InEl < Width)
9402       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9403     else if (InEl < Width*2)
9404       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9405     else
9406       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9407   }
9408   
9409   // Otherwise, we don't know.
9410   return 0;
9411 }
9412
9413 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9414
9415   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9416   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9417     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9418
9419   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9420   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9421     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9422   
9423   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9424     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9425     // with that operand
9426     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9427     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9428       if (C->getOperand(i) != op0) {
9429         op0 = 0; 
9430         break;
9431       }
9432     if (op0)
9433       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9434   }
9435   
9436   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9437   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9438   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9439     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9440     unsigned VectorWidth = 
9441       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9442       
9443     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9444     // crashing the code below.
9445     if (IndexVal >= VectorWidth)
9446       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9447     
9448     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9449     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9450     // property.
9451     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9452       uint64_t UndefElts;
9453       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9454                                                 1 << IndexVal,
9455                                                 UndefElts)) {
9456         EI.setOperand(0, V);
9457         return &EI;
9458       }
9459     }
9460     
9461     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9462       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9463     
9464     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9465     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9466     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9467     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9468       if (const VectorType *VT = 
9469               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9470         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9471           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9472             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9473     }
9474   }
9475   
9476   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9477     if (I->hasOneUse()) {
9478       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9479       // profitable to do so
9480       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9481         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9482         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9483           ExtractElementInst *newEI0 = 
9484             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9485                                    EI.getName()+".lhs");
9486           ExtractElementInst *newEI1 =
9487             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9488                                    EI.getName()+".rhs");
9489           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9490           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9491           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9492         }
9493       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9494         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9495                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9496         GetElementPtrInst *GEP = 
9497           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9498         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9499         return new LoadInst(GEP);
9500       }
9501     }
9502     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9503       // Extracting the inserted element?
9504       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9505         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9506       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9507       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9508       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9509           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9510         AddUsesToWorkList(EI);
9511         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9512         return &EI;
9513       }
9514     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9515       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9516       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9517       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9518         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9519         Value *Src;
9520         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9521           Src = SVI->getOperand(0);
9522         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9523           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9524           Src = SVI->getOperand(1);
9525         } else {
9526           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9527         }
9528         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9529       }
9530     }
9531   }
9532   return 0;
9533 }
9534
9535 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9536 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9537 /// Otherwise, return false.
9538 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9539                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9540   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9541          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9542   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9543
9544   if (isa<UndefValue>(V)) {
9545     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9546     return true;
9547   } else if (V == LHS) {
9548     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9549       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9550     return true;
9551   } else if (V == RHS) {
9552     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9553       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9554     return true;
9555   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9556     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9557     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9558     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9559     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9560     
9561     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9562       return false;
9563     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9564     
9565     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9566       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9567       // transitively ok.
9568       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9569         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9570         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9571         return true;
9572       }      
9573     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9574       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9575           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9576         unsigned ExtractedIdx =
9577           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9578         
9579         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9580         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9581           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9582           // transitively ok.
9583           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9584             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9585             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9586               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9587                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9588             } else {
9589               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9590               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9591                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9592               
9593             }
9594             return true;
9595           }
9596         }
9597       }
9598     }
9599   }
9600   // TODO: Handle shufflevector here!
9601   
9602   return false;
9603 }
9604
9605 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9606 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9607 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9608 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9609                                      Value *&RHS) {
9610   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9611          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9612          "Invalid shuffle!");
9613   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9614
9615   if (isa<UndefValue>(V)) {
9616     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9617     return V;
9618   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9619     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9620     return V;
9621   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9622     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9623     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9624     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9625     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9626     
9627     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9628       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9629           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9630         unsigned ExtractedIdx =
9631           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9632         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9633         
9634         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9635         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9636         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9637           RHS = EI->getOperand(0);
9638           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9639           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9640             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9641           return V;
9642         }
9643         
9644         if (VecOp == RHS) {
9645           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9646           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9647           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9648             if (i != InsertedIdx)
9649               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9650           }
9651           return V;
9652         }
9653         
9654         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9655         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9656         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9657           return EI->getOperand(0);
9658         
9659       }
9660     }
9661   }
9662   // TODO: Handle shufflevector here!
9663   
9664   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9665   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9666     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9667   return V;
9668 }
9669
9670 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9671   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9672   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9673   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9674   
9675   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9676   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9677     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9678   
9679   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9680   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9681   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9682     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9683         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9684       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9685       unsigned ExtractedIdx =
9686         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9687       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9688       
9689       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9690         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9691       
9692       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9693         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9694       
9695       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9696       // back into the same place, just use the input vector.
9697       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9698         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9699       
9700       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9701       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9702       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9703       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9704       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9705         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9706         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9707         // Build a new shuffle mask.
9708         std::vector<Constant*> Mask;
9709         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9710           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9711         else {
9712           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9713           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9714                                                        NumVectorElts));
9715         } 
9716         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9717         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9718                                      ConstantVector::get(Mask));
9719       }
9720       
9721       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9722       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9723       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9724         std::vector<Constant*> Mask;
9725         Value *RHS = 0;
9726         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9727         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9728         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9729         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9730       }
9731     }
9732   }
9733
9734   return 0;
9735 }
9736
9737
9738 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9739   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9740   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9741   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9742
9743   bool MadeChange = false;
9744   
9745   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9746   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9747     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9748   
9749   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9750   // the undef, change them to undefs.
9751   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9752     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9753     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9754     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9755       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9756         Mask[i] = 2*e;
9757         MadeChange = true;
9758       }
9759     }
9760     
9761     if (MadeChange) {
9762       // Remap any references to RHS to use LHS.
9763       std::vector<Constant*> Elts;
9764       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9765         if (Mask[i] == 2*e)
9766           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9767         else
9768           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9769       }
9770       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9771     }
9772   }
9773   
9774   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9775   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9776   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9777     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9778       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9779       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9780     }
9781     
9782     // Remap any references to RHS to use LHS.
9783     std::vector<Constant*> Elts;
9784     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9785       if (Mask[i] >= 2*e)
9786         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9787       else {
9788         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9789             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9790           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9791         else
9792           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9793         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9794       }
9795     }
9796     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9797     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9798     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9799     LHS = SVI.getOperand(0);
9800     RHS = SVI.getOperand(1);
9801     MadeChange = true;
9802   }
9803   
9804   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9805   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9806     
9807   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9808     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9809     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9810     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9811       
9812     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9813     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9814   }
9815
9816   // Eliminate identity shuffles.
9817   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9818   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9819   
9820   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9821   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9822   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9823   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9824   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9825   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9826   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9827   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9828   // (splat(splat)) -> splat.
9829   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9830     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9831       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9832
9833       std::vector<unsigned> NewMask;
9834       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9835         if (Mask[i] >= 2*e)
9836           NewMask.push_back(2*e);
9837         else
9838           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9839       
9840       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9841       // the replacement.
9842       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9843         std::vector<Constant*> Elts;
9844         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9845           if (NewMask[i] >= e*2) {
9846             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9847           } else {
9848             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9849           }
9850         }
9851         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9852                                      LHSSVI->getOperand(1),
9853                                      ConstantVector::get(Elts));
9854       }
9855     }
9856   }
9857
9858   return MadeChange ? &SVI : 0;
9859 }
9860
9861
9862
9863
9864 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9865 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9866 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9867 /// end of its block.
9868 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9869   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9870
9871   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9872   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9873
9874   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9875   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
9876         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
9877     return false;
9878
9879   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9880   // the end of block that could change the value.
9881   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9882     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9883          Scan != E; ++Scan)
9884       if (Scan->mayWriteToMemory())
9885         return false;
9886   }
9887
9888   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9889   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9890
9891   I->moveBefore(InsertPos);
9892   ++NumSunkInst;
9893   return true;
9894 }
9895
9896
9897 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9898 /// all reachable code to the worklist.
9899 ///
9900 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9901 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9902 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9903 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9904 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9905 ///
9906 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9907                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9908                                        InstCombiner &IC,
9909                                        const TargetData *TD) {
9910   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
9911   Worklist.push_back(BB);
9912
9913   while (!Worklist.empty()) {
9914     BB = Worklist.back();
9915     Worklist.pop_back();
9916     
9917     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
9918     if (!Visited.insert(BB)) continue;
9919     
9920     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9921       Instruction *Inst = BBI++;
9922       
9923       // DCE instruction if trivially dead.
9924       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9925         ++NumDeadInst;
9926         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
9927         Inst->eraseFromParent();
9928         continue;
9929       }
9930       
9931       // ConstantProp instruction if trivially constant.
9932       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9933         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
9934         Inst->replaceAllUsesWith(C);
9935         ++NumConstProp;
9936         Inst->eraseFromParent();
9937         continue;
9938       }
9939      
9940       IC.AddToWorkList(Inst);
9941     }
9942
9943     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
9944     // constant, only visit the reachable successor.
9945     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9946     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
9947       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
9948         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
9949         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
9950         continue;
9951       }
9952     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
9953       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
9954         // See if this is an explicit destination.
9955         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9956           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
9957             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
9958             continue;
9959           }
9960         
9961         // Otherwise it is the default destination.
9962         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
9963         continue;
9964       }
9965     }
9966     
9967     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9968       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
9969   }
9970 }
9971
9972 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
9973   bool Changed = false;
9974   TD = &getAnalysis<TargetData>();
9975   
9976   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
9977              << F.getNameStr() << "\n");
9978
9979   {
9980     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
9981     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
9982     // track of which blocks we visit.
9983     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
9984     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
9985
9986     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
9987     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
9988     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
9989     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
9990       if (!Visited.count(BB)) {
9991         Instruction *Term = BB->getTerminator();
9992         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
9993           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
9994
9995           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9996           ++NumDeadInst;
9997
9998           if (!I->use_empty())
9999             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10000           I->eraseFromParent();
10001         }
10002       }
10003   }
10004
10005   while (!Worklist.empty()) {
10006     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10007     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10008
10009     // Check to see if we can DCE the instruction.
10010     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10011       // Add operands to the worklist.
10012       if (I->getNumOperands() < 4)
10013         AddUsesToWorkList(*I);
10014       ++NumDeadInst;
10015
10016       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10017
10018       I->eraseFromParent();
10019       RemoveFromWorkList(I);
10020       continue;
10021     }
10022
10023     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10024     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10025       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10026
10027       // Add operands to the worklist.
10028       AddUsesToWorkList(*I);
10029       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10030
10031       ++NumConstProp;
10032       I->eraseFromParent();
10033       RemoveFromWorkList(I);
10034       continue;
10035     }
10036
10037     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10038     if (I->hasOneUse()) {
10039       BasicBlock *BB = I->getParent();
10040       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10041       if (UserParent != BB) {
10042         bool UserIsSuccessor = false;
10043         // See if the user is one of our successors.
10044         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10045           if (*SI == UserParent) {
10046             UserIsSuccessor = true;
10047             break;
10048           }
10049
10050         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10051         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10052         // otherwise), we can keep going.
10053         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10054             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10055           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10056           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10057       }
10058     }
10059
10060     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10061 #ifndef NDEBUG
10062     std::string OrigI;
10063 #endif
10064     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10065     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10066       ++NumCombined;
10067       // Should we replace the old instruction with a new one?
10068       if (Result != I) {
10069         DOUT << "IC: Old = " << *I
10070              << "    New = " << *Result;
10071
10072         // Everything uses the new instruction now.
10073         I->replaceAllUsesWith(Result);
10074
10075         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10076         AddToWorkList(Result);
10077         AddUsersToWorkList(*Result);
10078
10079         // Move the name to the new instruction first.
10080         Result->takeName(I);
10081
10082         // Insert the new instruction into the basic block...
10083         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10084         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10085
10086         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10087           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10088             ++InsertPos;
10089
10090         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10091
10092         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10093         // use counts.
10094         AddUsesToWorkList(*I);
10095
10096         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10097         // we do not process an instruction that has been deleted.
10098         RemoveFromWorkList(I);
10099
10100         // Erase the old instruction.
10101         InstParent->getInstList().erase(I);
10102       } else {
10103 #ifndef NDEBUG
10104         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10105              << "    New = " << *I;
10106 #endif
10107
10108         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10109         // if so, remove it.
10110         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10111           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10112           // use counts.
10113           AddUsesToWorkList(*I);
10114
10115           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10116           // occurrences of this instruction.
10117           RemoveFromWorkList(I);
10118           I->eraseFromParent();
10119         } else {
10120           AddToWorkList(I);
10121           AddUsersToWorkList(*I);
10122         }
10123       }
10124       Changed = true;
10125     }
10126   }
10127
10128   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10129     
10130   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10131   WorklistMap.clear();
10132   return Changed;
10133 }
10134
10135
10136 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10137   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10138   
10139   bool EverMadeChange = false;
10140
10141   // Iterate while there is work to do.
10142   unsigned Iteration = 0;
10143   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10144     EverMadeChange = true;
10145   return EverMadeChange;
10146 }
10147
10148 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10149   return new InstCombiner();
10150 }
10151