Change the PointerType api for creating pointer types. The old functionality of Point...
[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/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2113   //     intptrtype
2114   {
2115     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2116     Value *Other = RHS;
2117     if (!CI) {
2118       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2119       Other = LHS;
2120     }
2121     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2122         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2123          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2124         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2125       unsigned AS =
2126         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2127       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2128                                    PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2129       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2130       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2131     }
2132   }
2133
2134   return Changed ? &I : 0;
2135 }
2136
2137 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2138 // highest order bit set.
2139 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2140   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2141   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2142 }
2143
2144 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2145   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2146
2147   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2148     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2149
2150   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2151   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2152     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2153
2154   if (isa<UndefValue>(Op0))
2155     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2156   if (isa<UndefValue>(Op1))
2157     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2158
2159   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2160     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2161     if (C->isAllOnesValue())
2162       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2163
2164     // C - ~X == X + (1+C)
2165     Value *X = 0;
2166     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2167       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2168
2169     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2170     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2171     if (C->isZero()) {
2172       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2173         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2174           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2175             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2176             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2177                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2178               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2179               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2180                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2181             }
2182           }
2183         }
2184         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2185           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2186             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2187             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2188                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2189               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2190               return BinaryOperator::createLShr(
2191                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2192             }
2193           }
2194         } 
2195     }
2196
2197     // Try to fold constant sub into select arguments.
2198     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2199       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2200         return R;
2201
2202     if (isa<PHINode>(Op0))
2203       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2204         return NV;
2205   }
2206
2207   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2208     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2209         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2210       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2211         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2212       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2213         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2214       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2215         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2216           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2217           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2218                                            Op1I->getOperand(0));
2219       }
2220     }
2221
2222     if (Op1I->hasOneUse()) {
2223       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2224       // is not used by anyone else...
2225       //
2226       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2227           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2228         // Swap the two operands of the subexpr...
2229         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2230         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2231         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2232
2233         // Create the new top level add instruction...
2234         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2235       }
2236
2237       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2238       //
2239       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2240           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2241         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2242
2243         Value *NewNot =
2244           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2245         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2246       }
2247
2248       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2249       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2250         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2251           if (CSI->isZero())
2252             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2253               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2254                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2255
2256       // X - X*C --> X * (1-C)
2257       ConstantInt *C2 = 0;
2258       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2259         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2260         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2261       }
2262
2263       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2264       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2265         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2266           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2267               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2268             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2269               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2270             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2271               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2272           }
2273     }
2274   }
2275
2276   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2277     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2278       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2279         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2280           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2281         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2282           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2283       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2284         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2285           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2286       }
2287
2288   ConstantInt *C1;
2289   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2290     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2291       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2292
2293     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2294     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2295       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2296   }
2297   return 0;
2298 }
2299
2300 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2301 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2302 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2303 /// signed.
2304 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2305                            bool &TrueIfSigned) {
2306   switch (pred) {
2307   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2308     TrueIfSigned = true;
2309     return RHS->isZero();
2310   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2311     TrueIfSigned = true;
2312     return RHS->isAllOnesValue();
2313   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2314     TrueIfSigned = false;
2315     return RHS->isAllOnesValue();
2316   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2317     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2318     TrueIfSigned = true;
2319     return RHS->getValue() ==
2320       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2321   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2322     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2323     TrueIfSigned = true;
2324     return RHS->getValue() == 
2325       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2326   default:
2327     return false;
2328   }
2329 }
2330
2331 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2332   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2333   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2334
2335   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2336     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2337
2338   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2339   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2340     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2341
2342       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2343       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2344         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2345           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2346             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2347                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2348
2349       if (CI->isZero())
2350         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2351       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2352         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2353       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2354         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2355
2356       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2357       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2358         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2359                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2360       }
2361     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2362       if (Op1F->isNullValue())
2363         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2364
2365       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2366       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2367       // We need a better interface for long double here.
2368       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2369         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2370           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2371     }
2372     
2373     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2374       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2375           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2376         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2377         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2378                                                      Op1, "tmp");
2379         InsertNewInstBefore(Add, I);
2380         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2381                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2382         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2383         
2384       }
2385
2386     // Try to fold constant mul into select arguments.
2387     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2388       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2389         return R;
2390
2391     if (isa<PHINode>(Op0))
2392       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2393         return NV;
2394   }
2395
2396   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2397     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2398       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2399
2400   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2401   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2402   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2403   // formed.
2404   CastInst *BoolCast = 0;
2405   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2406     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2407       BoolCast = CI;
2408   if (!BoolCast)
2409     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2410       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2411         BoolCast = CI;
2412   if (BoolCast) {
2413     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2414       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2415       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2416       bool TIS = false;
2417       
2418       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2419       // multiply into a shift/and combination.
2420       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2421           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2422           TIS) {
2423         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2424         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2425                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2426         Value *V =
2427           InsertNewInstBefore(
2428             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2429                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2430                                             ".mask"), I);
2431
2432         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2433         // or truncate to the multiply type.
2434         if (I.getType() != V->getType()) {
2435           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2436           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2437           Instruction::CastOps opcode = 
2438             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2439              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2440           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2441         }
2442
2443         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2444         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2445       }
2446     }
2447   }
2448
2449   return Changed ? &I : 0;
2450 }
2451
2452 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2453 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2454 /// used by the visitors to those instructions.
2455 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2456 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2457   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2458
2459   // undef / X -> 0
2460   if (isa<UndefValue>(Op0))
2461     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2462
2463   // X / undef -> undef
2464   if (isa<UndefValue>(Op1))
2465     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2466
2467   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2468   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2469     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2470     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2471     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2472     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2473     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2474     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2475       if (ST->isNullValue()) {
2476         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2477         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2478           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2479         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2480           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2481         else
2482           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2483         return &I;
2484       }
2485
2486     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2487     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2488       if (ST->isNullValue()) {
2489         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2490         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2491           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2492         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2493           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2494         else
2495           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2496         return &I;
2497       }
2498   }
2499
2500   return 0;
2501 }
2502
2503 /// This function implements the transforms common to both integer division
2504 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2505 /// division instructions.
2506 /// @brief Common integer divide transforms
2507 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2508   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2509
2510   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2511     return Common;
2512
2513   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2514     // div X, 1 == X
2515     if (RHS->equalsInt(1))
2516       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2517
2518     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2519     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2520       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2521         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2522           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2523                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2524         }
2525
2526     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2527       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2528         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2529           return R;
2530       if (isa<PHINode>(Op0))
2531         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2532           return NV;
2533     }
2534   }
2535
2536   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2537   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2538     if (LHS->equalsInt(0))
2539       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2540
2541   return 0;
2542 }
2543
2544 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2545   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2546
2547   // Handle the integer div common cases
2548   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2549     return Common;
2550
2551   // X udiv C^2 -> X >> C
2552   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2553   // if so, convert to a right shift.
2554   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2555     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2556       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2557                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2558   }
2559
2560   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2561   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2562     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2563         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2564       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2565       if (C1.isPowerOf2()) {
2566         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2567         const Type *NTy = N->getType();
2568         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2569           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2570           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2571         }
2572         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2573       }
2574     }
2575   }
2576   
2577   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2578   // where C1&C2 are powers of two.
2579   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2580     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2581       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2582         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2583         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2584           // Compute the shift amounts
2585           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2586           // Construct the "on true" case of the select
2587           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2588           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2589                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2590           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2591   
2592           // Construct the "on false" case of the select
2593           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2594           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2595                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2596           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2597
2598           // construct the select instruction and return it.
2599           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2600         }
2601       }
2602   return 0;
2603 }
2604
2605 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2606   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2607
2608   // Handle the integer div common cases
2609   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2610     return Common;
2611
2612   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2613     // sdiv X, -1 == -X
2614     if (RHS->isAllOnesValue())
2615       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2616
2617     // -X/C -> X/-C
2618     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2619       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2620   }
2621
2622   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2623   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2624   if (I.getType()->isInteger()) {
2625     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2626     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2627       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2628       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2629     }
2630   }      
2631   
2632   return 0;
2633 }
2634
2635 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2636   return commonDivTransforms(I);
2637 }
2638
2639 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2640 /// of some factor, return that factor.
2641 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2642   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2643     return CI;
2644   
2645   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2646   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2647   
2648   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2649   if (!I) return Result;
2650   
2651   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2652     // Handle multiplies by a constant, etc.
2653     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2654                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2655   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2656     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2657     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2658       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2659       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2660     }
2661   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2662     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2663       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2664       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2665       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2666         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2667                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2668     }
2669   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2670     // Only handle int->int casts.
2671     if (!CI->isIntegerCast())
2672       return Result;
2673     Value *Op = CI->getOperand(0);
2674     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2675   }    
2676   return Result;
2677 }
2678
2679 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2680 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2681 /// is used by the visitors to those instructions.
2682 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2683 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2684   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2685
2686   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2687   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2688     if (LHS->isNullValue())
2689       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2690
2691   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2692     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2693   if (isa<UndefValue>(Op1))
2694     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2695
2696   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2697   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2698     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2699     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2700     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2701     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2702     // simplified also.
2703     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2704       if (ST->isNullValue()) {
2705         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2706         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2707           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2708         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2709           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2710         else
2711           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2712         return &I;
2713       }
2714     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2715     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2716       if (ST->isNullValue()) {
2717         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2718         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2719           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2720         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2721           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2722         else
2723           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2724         return &I;
2725       }
2726   }
2727
2728   return 0;
2729 }
2730
2731 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2732 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2733 /// remainder instructions.
2734 /// @brief Common integer remainder transforms
2735 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2736   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2737
2738   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2739     return common;
2740
2741   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2742     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2743     if (RHS->equalsInt(0))
2744       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2745     
2746     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2747       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2748
2749     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2750       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2751         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2752           return R;
2753       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2754         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2755           return NV;
2756       }
2757       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2758       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2759         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2760     }
2761   }
2762
2763   return 0;
2764 }
2765
2766 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2767   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2768
2769   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2770     return common;
2771   
2772   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2773     // X urem C^2 -> X and C
2774     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2775     // if so, convert to a bitwise and.
2776     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2777       if (C->getValue().isPowerOf2())
2778         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2779   }
2780
2781   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2782     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2783     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2784         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2785       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2786         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2787         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2788                                                                    "tmp"), I);
2789         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2790       }
2791     }
2792   }
2793
2794   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2795   // where C1&C2 are powers of two.
2796   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2797     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2798       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2799         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2800         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2801             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2802           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2803             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2804           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2805             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2806           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2807         }
2808       }
2809   }
2810   
2811   return 0;
2812 }
2813
2814 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2815   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2816
2817   // Handle the integer rem common cases
2818   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2819     return common;
2820   
2821   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2822     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2823         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2824       // X % -Y -> X % Y
2825       AddUsesToWorkList(I);
2826       I.setOperand(1, RHSNeg);
2827       return &I;
2828     }
2829  
2830   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2831   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2832   if (I.getType()->isInteger()) {
2833     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2834     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2835       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2836       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2837     }
2838   }
2839
2840   return 0;
2841 }
2842
2843 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2844   return commonRemTransforms(I);
2845 }
2846
2847 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2848 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2849   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2850   if (!isSigned)
2851     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2852   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2853 }
2854
2855 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2856 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2857   if (!isSigned)
2858     return C->getValue() == 1; // unsigned
2859     
2860   // Calculate 1111111111000000000000
2861   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2862   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2863 }
2864
2865 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2866 // constant.
2867 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2868   return CI->getValue().isPowerOf2();
2869 }
2870
2871 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2872 // This is the same as lowones(~X).
2873 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2874   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2875 }
2876
2877 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2878 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2879 ///
2880 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2881 ///
2882 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2883 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2884 ///
2885 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2886 ///   0  A > B
2887 ///   1  A == B
2888 ///   2  A < B
2889 ///
2890 /// <=>  Value  Definition
2891 /// 000     0   Always false
2892 /// 001     1   A >  B
2893 /// 010     2   A == B
2894 /// 011     3   A >= B
2895 /// 100     4   A <  B
2896 /// 101     5   A != B
2897 /// 110     6   A <= B
2898 /// 111     7   Always true
2899 ///  
2900 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2901   switch (ICI->getPredicate()) {
2902     // False -> 0
2903   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2904   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2905   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2906   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2907   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2908   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2909   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2910   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2911   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2912   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2913     // True -> 7
2914   default:
2915     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2916     return 0;
2917   }
2918 }
2919
2920 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2921 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2922 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2923 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2924 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2925   switch (code) {
2926   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2927   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2928   case  1: 
2929     if (sign)
2930       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2931     else
2932       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2933   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2934   case  3: 
2935     if (sign)
2936       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2937     else
2938       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2939   case  4: 
2940     if (sign)
2941       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2942     else
2943       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2944   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2945   case  6: 
2946     if (sign)
2947       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2948     else
2949       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2950   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2951   }
2952 }
2953
2954 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2955   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2956     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2957      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2958     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2959      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2960 }
2961
2962 namespace { 
2963 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2964 struct FoldICmpLogical {
2965   InstCombiner &IC;
2966   Value *LHS, *RHS;
2967   ICmpInst::Predicate pred;
2968   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2969     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2970       pred(ICI->getPredicate()) {}
2971   bool shouldApply(Value *V) const {
2972     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2973       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2974         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2975                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2976     return false;
2977   }
2978   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2979     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2980     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2981       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2982       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2983     }
2984
2985     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2986     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2987     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2988     unsigned Code;
2989     switch (Log.getOpcode()) {
2990     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2991     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2992     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2993     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2994     }
2995
2996     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2997                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2998       
2999     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3000     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3001       return I;
3002     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3003     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3004   }
3005 };
3006 } // end anonymous namespace
3007
3008 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3009 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3010 // guaranteed to be a binary operator.
3011 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3012                                     ConstantInt *OpRHS,
3013                                     ConstantInt *AndRHS,
3014                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3015   Value *X = Op->getOperand(0);
3016   Constant *Together = 0;
3017   if (!Op->isShift())
3018     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3019
3020   switch (Op->getOpcode()) {
3021   case Instruction::Xor:
3022     if (Op->hasOneUse()) {
3023       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3024       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3025       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3026       And->takeName(Op);
3027       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3028     }
3029     break;
3030   case Instruction::Or:
3031     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3032       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3033
3034     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3035       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3036       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3037       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3038       Or->takeName(Op);
3039       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3040     }
3041     break;
3042   case Instruction::Add:
3043     if (Op->hasOneUse()) {
3044       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3045       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3046       // single bit constant.
3047       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3048
3049       // If there is only one bit set...
3050       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3051         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3052         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3053         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3054         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3055
3056         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3057         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3058           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3059           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3060           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3061           // no effect.
3062           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3063             TheAnd.setOperand(0, X);
3064             return &TheAnd;
3065           } else {
3066             // Pull the XOR out of the AND.
3067             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3068             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3069             NewAnd->takeName(Op);
3070             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3071           }
3072         }
3073       }
3074     }
3075     break;
3076
3077   case Instruction::Shl: {
3078     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3079     // the anded constant includes them, clear them now!
3080     //
3081     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3082     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3083     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3084     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3085
3086     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3087     // Masking out bits that the shift already masks
3088       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3089     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3090       TheAnd.setOperand(1, CI);
3091       return &TheAnd;
3092     }
3093     break;
3094   }
3095   case Instruction::LShr:
3096   {
3097     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3098     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3099     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3100     //
3101     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3102     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3103     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3104     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3105
3106     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3107     // Masking out bits that the shift already masks.
3108       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3109     } else if (CI != AndRHS) {
3110       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3111       return &TheAnd;
3112     }
3113     break;
3114   }
3115   case Instruction::AShr:
3116     // Signed shr.
3117     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3118     // with an and.
3119     if (Op->hasOneUse()) {
3120       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3121       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3122       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3123       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3124       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3125         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3126         // Make the argument unsigned.
3127         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3128         ShVal = InsertNewInstBefore(
3129             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3130                                    Op->getName()), TheAnd);
3131         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3132       }
3133     }
3134     break;
3135   }
3136   return 0;
3137 }
3138
3139
3140 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3141 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3142 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3143 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3144 /// insert new instructions.
3145 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3146                                            bool isSigned, bool Inside, 
3147                                            Instruction &IB) {
3148   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3149             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3150          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3151     
3152   if (Inside) {
3153     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3154       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3155
3156     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3157     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3158       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3159         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3160       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3161     }
3162
3163     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3164     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3165     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3166     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3167     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3168     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3169   }
3170
3171   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3172     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3173
3174   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3175   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3176   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3177     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3178         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3179     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3180   }
3181
3182   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3183   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3184   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3185   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3186   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3187   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3188   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3189 }
3190
3191 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3192 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3193 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3194 // not, since all 1s are not contiguous.
3195 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3196   const APInt& V = Val->getValue();
3197   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3198   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3199
3200   // look for the first zero bit after the run of ones
3201   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3202   // look for the first non-zero bit
3203   ME = V.getActiveBits(); 
3204   return true;
3205 }
3206
3207 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3208 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3209 /// the following xforms:
3210 /// 
3211 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3212 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3213 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3214 ///
3215 /// return (A +/- B).
3216 ///
3217 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3218                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3219                                         Instruction &I) {
3220   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3221   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3222       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3223
3224   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3225
3226   switch (LHSI->getOpcode()) {
3227   default: return 0;
3228   case Instruction::And:
3229     if (And(N, Mask) == Mask) {
3230       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3231       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3232            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3233           Mask->getValue().getBitWidth())
3234         break;
3235
3236       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3237       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3238       // is all N is, ignore it.
3239       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3240       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3241         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3242         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3243         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3244           break;
3245       }
3246     }
3247     return 0;
3248   case Instruction::Or:
3249   case Instruction::Xor:
3250     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3251     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3252          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3253         && And(N, Mask)->isZero())
3254       break;
3255     return 0;
3256   }
3257   
3258   Instruction *New;
3259   if (isSub)
3260     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3261   else
3262     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3263   return InsertNewInstBefore(New, I);
3264 }
3265
3266 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3267   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3268   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3269
3270   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3271     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3272
3273   // and X, X = X
3274   if (Op0 == Op1)
3275     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3276
3277   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3278   // purpose is to compute bits we don't care about.
3279   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3280     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3281     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3282     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3283                              KnownZero, KnownOne))
3284       return &I;
3285   } else {
3286     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3287       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3288         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3289     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3290       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3291     }
3292   }
3293   
3294   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3295     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3296     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3297
3298     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3299     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3300       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3301       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3302       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3303       switch (Op0I->getOpcode()) {
3304       case Instruction::Xor:
3305       case Instruction::Or:
3306         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3307         if (Op0I->hasOneUse()) {
3308           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3309             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3310             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3311                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3312             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3313             return BinaryOperator::create(
3314                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3315           }
3316           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3317               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3318             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3319             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3320                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3321             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3322             return BinaryOperator::create(
3323                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3324           }
3325         }
3326
3327         break;
3328       case Instruction::Add:
3329         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3330         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3331         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3332         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3333           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3334         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3335           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3336         break;
3337
3338       case Instruction::Sub:
3339         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3340         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3341         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3342         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3343           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3344         break;
3345       }
3346
3347       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3348         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3349           return Res;
3350     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3351       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3352       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3353       // frequently occurs for bitfield accesses.
3354       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3355         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3356             CastOp->getNumOperands() == 2)
3357           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3358             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3359               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3360               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3361               // This will fold the two constants together, which may allow 
3362               // other simplifications.
3363               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3364                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3365                 CastOp->getName()+".shrunk");
3366               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3367               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3368               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3369               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3370               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3371             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3372               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3373               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3374               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3375               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3376                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3377             }
3378       }
3379     }
3380
3381     // Try to fold constant and into select arguments.
3382     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3383       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3384         return R;
3385     if (isa<PHINode>(Op0))
3386       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3387         return NV;
3388   }
3389
3390   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3391   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3392
3393   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3394     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3395
3396   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3397   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3398     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3399                                                I.getName()+".demorgan");
3400     InsertNewInstBefore(Or, I);
3401     return BinaryOperator::createNot(Or);
3402   }
3403   
3404   {
3405     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3406     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3407       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3408         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3409     
3410       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3411       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3412         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3413           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3414       }
3415     }
3416     
3417     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3418       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3419         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3420
3421       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3422       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3423         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3424           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3425       }
3426     }
3427     
3428     if (Op0->hasOneUse() &&
3429         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3430       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3431         I.swapOperands();     // Simplify below
3432         std::swap(Op0, Op1);
3433       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3434         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3435         I.swapOperands();     // Simplify below
3436         std::swap(Op0, Op1);
3437       }
3438     }
3439     if (Op1->hasOneUse() &&
3440         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3441       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3442         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3443         std::swap(A, B);
3444       }
3445       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3446         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3447         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3448         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3449       }
3450     }
3451   }
3452   
3453   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3454     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3455     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3456       return R;
3457
3458     Value *LHSVal, *RHSVal;
3459     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3460     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3461     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3462       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3463         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3464             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3465             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3466             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3467             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3468             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3469             
3470             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3471             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3472              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3473                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3474           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3475           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3476             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3477           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3478           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3479           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3480             std::swap(LHS, RHS);
3481             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3482             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3483           }
3484
3485           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3486           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3487           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3488           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3489           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3490           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3491           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3492
3493           switch (LHSCC) {
3494           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3495           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3496             switch (RHSCC) {
3497             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3498             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3499             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3500             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3501               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3502             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3503             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3504             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3505               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3506             }
3507           case ICmpInst::ICMP_NE:
3508             switch (RHSCC) {
3509             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3510             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3511               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3512                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3513               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3514             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3515               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3516                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3517               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3518             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3519             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3520             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3521               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3522             case ICmpInst::ICMP_NE:
3523               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3524                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3525                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3526                                                       LHSVal->getName()+".off");
3527                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3528                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3529                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3530               }
3531               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3532             }
3533             break;
3534           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3535             switch (RHSCC) {
3536             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3537             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3538             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3539               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3540             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3541               break;
3542             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3543             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3544               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3545             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3546               break;
3547             }
3548             break;
3549           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3550             switch (RHSCC) {
3551             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3552             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3553             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3554               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3555             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3556               break;
3557             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3558             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3559               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3560             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3561               break;
3562             }
3563             break;
3564           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3565             switch (RHSCC) {
3566             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3567             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3568               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3569             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3570               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3571             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3572               break;
3573             case ICmpInst::ICMP_NE:
3574               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3575                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3576               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3577             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3578               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3579                                      true, I);
3580             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3581               break;
3582             }
3583             break;
3584           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3585             switch (RHSCC) {
3586             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3587             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3588             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3589               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3590             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3591               break;
3592             case ICmpInst::ICMP_NE:
3593               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3594                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3595               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3596             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3597               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3598                                      true, I);
3599             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3600               break;
3601             }
3602             break;
3603           }
3604         }
3605   }
3606
3607   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3608   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3609     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3610       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3611         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3612         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3613             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3614             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3615                               I.getType(), TD) &&
3616             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3617                               I.getType(), TD)) {
3618           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3619                                                          Op1C->getOperand(0),
3620                                                          I.getName());
3621           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3622           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3623         }
3624       }
3625     
3626   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3627   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3628     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3629       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3630           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3631           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3632         Instruction *NewOp =
3633           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3634                                                         SI1->getOperand(0),
3635                                                         SI0->getName()), I);
3636         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3637                                       SI1->getOperand(1));
3638       }
3639   }
3640
3641   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3642   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3643     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3644       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3645           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3646         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3647           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3648             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3649             // false.
3650             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3651               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3652             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3653                                 RHS->getOperand(0));
3654           }
3655     }
3656   }
3657       
3658   return Changed ? &I : 0;
3659 }
3660
3661 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3662 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3663 /// yet, fill it in and return false.
3664 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3665   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3666   if (I == 0) return true;
3667
3668   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3669   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3670     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3671            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3672   
3673   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3674   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3675   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3676   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3677     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3678     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3679         8*(ByteValues.size()-1))
3680       return true;
3681     
3682     unsigned DestNo;
3683     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3684       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3685       DestNo = ByteValues.size()-1;
3686     } else {
3687       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3688       DestNo = 0;
3689     }
3690     
3691     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3692     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3693     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3694       return true;
3695     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3696     return false;
3697   }
3698   
3699   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3700   // don't have this.
3701   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3702   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3703   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3704       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3705     return true;
3706   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3707
3708   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3709   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3710       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3711     return true;
3712   
3713   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3714   unsigned DestByte;
3715   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3716     return true;
3717   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3718   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3719     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3720       break;
3721   // Unknown mask for bswap.
3722   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3723   
3724   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3725   unsigned SrcByte;
3726   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3727     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3728   else
3729     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3730   
3731   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3732   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3733     return true;
3734   
3735   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3736   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3737   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3738     return true;
3739   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3740   return false;
3741 }
3742
3743 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3744 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3745 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3746   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3747   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3748     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3749   
3750   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3751   /// defines each byte.
3752   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3753   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3754     
3755   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3756   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3757       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3758     return 0;
3759   
3760   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3761   Value *V = ByteValues[0];
3762   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3763   
3764   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3765   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3766     if (ByteValues[i] != V)
3767       return 0;
3768   const Type *Tys[] = { ITy };
3769   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3770   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3771   return new CallInst(F, V);
3772 }
3773
3774
3775 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3776   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3777   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3778
3779   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3780     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3781
3782   // or X, X = X
3783   if (Op0 == Op1)
3784     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3785
3786   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3787   // purpose is to compute bits we don't care about.
3788   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3789     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3790     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3791     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3792                              KnownZero, KnownOne))
3793       return &I;
3794   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3795     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3796   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3797     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3798       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3799   }
3800     
3801
3802   
3803   // or X, -1 == -1
3804   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3805     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3806     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3807     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3808       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3809       InsertNewInstBefore(Or, I);
3810       Or->takeName(Op0);
3811       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3812                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3813     }
3814
3815     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3816     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3817       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3818       InsertNewInstBefore(Or, I);
3819       Or->takeName(Op0);
3820       return BinaryOperator::createXor(Or,
3821                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3822     }
3823
3824     // Try to fold constant and into select arguments.
3825     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3826       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3827         return R;
3828     if (isa<PHINode>(Op0))
3829       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3830         return NV;
3831   }
3832
3833   Value *A = 0, *B = 0;
3834   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3835
3836   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3837     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3838       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3839   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3840     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3841       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3842
3843   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3844   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3845   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3846       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3847       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3848        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3849     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3850       return BSwap;
3851   }
3852   
3853   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3854   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3855       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3856     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3857     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3858     NOr->takeName(Op0);
3859     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3860   }
3861
3862   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3863   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3864       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3865     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3866     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3867     NOr->takeName(Op0);
3868     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3869   }
3870
3871   // (A & C)|(B & D)
3872   Value *C = 0, *D = 0;
3873   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3874       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3875     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3876     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3877     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3878     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3879       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3880       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3881       // replace with V+N.
3882       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3883         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3884             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3885           // Add commutes, try both ways.
3886           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3887             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3888           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3889             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3890         }
3891         // Or commutes, try both ways.
3892         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3893             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3894           // Add commutes, try both ways.
3895           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3896             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3897           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3898             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3899         }
3900       }
3901       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3902     }
3903     
3904     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3905     // terms for V1 & (V2|V3).
3906     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3907       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3908         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3909       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3910         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3911       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3912         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3913       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3914         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3915       
3916       if (V1) {
3917         Value *Or =
3918           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3919         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3920       }
3921     }
3922   }
3923   
3924   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3925   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3926     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3927       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3928           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3929           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3930         Instruction *NewOp =
3931         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3932                                                      SI1->getOperand(0),
3933                                                      SI0->getName()), I);
3934         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3935                                       SI1->getOperand(1));
3936       }
3937   }
3938
3939   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3940     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3941       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3942   } else {
3943     A = 0;
3944   }
3945   // Note, A is still live here!
3946   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3947     if (Op0 == B)
3948       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3949
3950     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3951     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3952       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3953                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3954       return BinaryOperator::createNot(And);
3955     }
3956   }
3957
3958   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3959   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3960     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3961       return R;
3962
3963     Value *LHSVal, *RHSVal;
3964     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3965     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3966     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3967       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3968         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3969             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3970             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3971             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3972             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3973             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3974             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3975             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3976           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3977           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3978           bool NeedsSwap;
3979           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3980             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3981           else
3982             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3983             
3984           if (NeedsSwap) {
3985             std::swap(LHS, RHS);
3986             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3987             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3988           }
3989
3990           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3991           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3992           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3993           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3994           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3995           // equal.
3996           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3997
3998           switch (LHSCC) {
3999           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4000           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4001             switch (RHSCC) {
4002             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4003             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4004               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4005                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4006                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4007                                                       LHSVal->getName()+".off");
4008                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4009                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4010                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4011               }
4012               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4013             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4014             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4015               break;
4016             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4017             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4018             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4019               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4020             }
4021             break;
4022           case ICmpInst::ICMP_NE:
4023             switch (RHSCC) {
4024             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4025             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4026             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4027             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4028               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4029             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4030             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4031             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4032               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4033             }
4034             break;
4035           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4036             switch (RHSCC) {
4037             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4038             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4039               break;
4040             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4041               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4042               // this can cause overflow.
4043               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4044                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4045               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4046                                      false, I);
4047             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4048               break;
4049             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4050             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4051               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4052             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4053               break;
4054             }
4055             break;
4056           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4057             switch (RHSCC) {
4058             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4059             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4060               break;
4061             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4062               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4063               // this can cause overflow.
4064               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4065                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4066               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4067                                      false, I);
4068             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4069               break;
4070             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4071             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4072               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4073             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4074               break;
4075             }
4076             break;
4077           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4078             switch (RHSCC) {
4079             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4080             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4081             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4082               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4083             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4084               break;
4085             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4086             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4087               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4088             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4089               break;
4090             }
4091             break;
4092           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4093             switch (RHSCC) {
4094             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4095             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4096             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4097               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4098             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4099               break;
4100             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4101             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4102               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4103             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4104               break;
4105             }
4106             break;
4107           }
4108         }
4109   }
4110     
4111   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4112   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4113     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4114       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4115         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4116         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4117             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4118             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4119                               I.getType(), TD) &&
4120             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4121                               I.getType(), TD)) {
4122           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4123                                                         Op1C->getOperand(0),
4124                                                         I.getName());
4125           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4126           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4127         }
4128       }
4129   }
4130   
4131     
4132   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4133   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4134     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4135       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4136           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4137         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4138           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4139             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4140             // true.
4141             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4142               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4143             
4144             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4145             // rest.
4146             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4147                                 RHS->getOperand(0));
4148           }
4149     }
4150   }
4151
4152   return Changed ? &I : 0;
4153 }
4154
4155 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4156 struct XorSelf {
4157   Value *RHS;
4158   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4159   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4160   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4161     return &Xor;
4162   }
4163 };
4164
4165
4166 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4167   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4168   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4169
4170   if (isa<UndefValue>(Op1))
4171     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4172
4173   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4174   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4175     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4176     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4177   }
4178   
4179   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4180   // purpose is to compute bits we don't care about.
4181   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4182     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4183     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4184     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4185                              KnownZero, KnownOne))
4186       return &I;
4187   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4188     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4189   }
4190
4191   // Is this a ~ operation?
4192   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4193     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4194     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4195     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4196       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4197           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4198         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4199         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4200           Instruction *NotY =
4201             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4202                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4203           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4204           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4205             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4206           else
4207             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4208         }
4209       }
4210     }
4211   }
4212   
4213   
4214   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4215     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4216     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4217       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4218         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4219                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4220
4221       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4222         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4223                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4224     }
4225
4226     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4227       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4228       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4229         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4230           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4231           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4232                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4233           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4234         }
4235           
4236       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4237         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4238           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4239           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4240             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4241             return BinaryOperator::createSub(
4242                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4243                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4244                                           Op0I->getOperand(0));
4245           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4246             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4247             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4248             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4249
4250           }
4251         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4252           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4253           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4254             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4255             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4256             // NewRHS.
4257             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4258             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4259                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4260             AddToWorkList(Op0I);
4261             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4262             I.setOperand(1, NewRHS);
4263             return &I;
4264           }
4265         }
4266     }
4267
4268     // Try to fold constant and into select arguments.
4269     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4270       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4271         return R;
4272     if (isa<PHINode>(Op0))
4273       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4274         return NV;
4275   }
4276
4277   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4278     if (X == Op1)
4279       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4280
4281   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4282     if (X == Op0)
4283       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4284
4285   
4286   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4287   if (Op1I) {
4288     Value *A, *B;
4289     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4290       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4291         Op1I->swapOperands();
4292         I.swapOperands();
4293         std::swap(Op0, Op1);
4294       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4295         I.swapOperands();     // Simplified below.
4296         std::swap(Op0, Op1);
4297       }
4298     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4299       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4300         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4301       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4302         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4303     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4304       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4305         Op1I->swapOperands();
4306         std::swap(A, B);
4307       }
4308       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4309         I.swapOperands();     // Simplified below.
4310         std::swap(Op0, Op1);
4311       }
4312     }
4313   }
4314   
4315   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4316   if (Op0I) {
4317     Value *A, *B;
4318     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4319       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4320         std::swap(A, B);
4321       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4322         Instruction *NotB =
4323           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4324         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4325       }
4326     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4327       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4328         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4329       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4330         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4331     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4332       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4333         std::swap(A, B);
4334       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4335           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4336         Instruction *N =
4337           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4338         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4339       }
4340     }
4341   }
4342   
4343   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4344   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4345       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4346       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4347       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4348     Instruction *NewOp =
4349       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4350                                                     Op1I->getOperand(0),
4351                                                     Op0I->getName()), I);
4352     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4353                                   Op1I->getOperand(1));
4354   }
4355     
4356   if (Op0I && Op1I) {
4357     Value *A, *B, *C, *D;
4358     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4359     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4360         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4361       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4362         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4363     }
4364     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4365     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4366         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4367       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4368         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4369     }
4370     
4371     // (A & B)^(C & D)
4372     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4373         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4374         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4375       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4376       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4377       if (A == C)
4378         X = A, Y = B, Z = D;
4379       else if (A == D)
4380         X = A, Y = B, Z = C;
4381       else if (B == C)
4382         X = B, Y = A, Z = D;
4383       else if (B == D)
4384         X = B, Y = A, Z = C;
4385       
4386       if (X) {
4387         Instruction *NewOp =
4388         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4389         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4390       }
4391     }
4392   }
4393     
4394   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4395   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4396     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4397       return R;
4398
4399   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4400   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4401     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4402       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4403         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4404         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4405             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4406             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4407                               I.getType(), TD) &&
4408             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4409                               I.getType(), TD)) {
4410           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4411                                                          Op1C->getOperand(0),
4412                                                          I.getName());
4413           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4414           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4415         }
4416       }
4417   }
4418   return Changed ? &I : 0;
4419 }
4420
4421 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4422 /// overflowed for this type.
4423 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4424                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4425   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4426
4427   if (IsSigned)
4428     if (In2->getValue().isNegative())
4429       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4430     else
4431       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4432   else
4433     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4434 }
4435
4436 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4437 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4438 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4439 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4440   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4441   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4442   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4443   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4444
4445   // Build a mask for high order bits.
4446   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4447   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4448
4449   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4450     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4451     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4452     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4453       if (OpC->isZero()) continue;
4454       
4455       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4456       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4457         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4458         
4459         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4460           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4461         else
4462           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4463                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4464                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4465                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4466         continue;
4467       }
4468       
4469       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4470       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4471       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4472       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4473         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4474       else {
4475         // Emit an add instruction.
4476         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4477            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4478                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4479       }
4480       continue;
4481     }
4482     // Convert to correct type.
4483     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4484       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4485         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4486       else
4487         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4488                                                  Op->getName()+".c"), I);
4489     }
4490     if (Size != 1) {
4491       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4492       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4493         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4494       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4495         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4496                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4497     }
4498
4499     // Emit an add instruction.
4500     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4501       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4502                                     cast<Constant>(Result));
4503     else
4504       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4505                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4506   }
4507   return Result;
4508 }
4509
4510 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4511 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4512 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4513                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4514                                        Instruction &I) {
4515   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4516
4517   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4518     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4519       RHS = CI->getOperand(0);
4520
4521   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4522   if (PtrBase == RHS) {
4523     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4524     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4525     // each index is zero or not.
4526     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4527       Instruction *InVal = 0;
4528       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4529       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4530         bool EmitIt = true;
4531         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4532           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4533             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4534           if (C->isNullValue())
4535             EmitIt = false;
4536           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4537             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4538           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4539             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4540                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4541                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4542         }
4543
4544         if (EmitIt) {
4545           Instruction *Comp =
4546             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4547                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4548           if (InVal == 0)
4549             InVal = Comp;
4550           else {
4551             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4552             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4553             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4554               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4555             else                              // True if all are equal
4556               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4557           }
4558         }
4559       }
4560
4561       if (InVal)
4562         return InVal;
4563       else
4564         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4565         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4566                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4567     }
4568
4569     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4570     // the result to fold to a constant!
4571     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4572       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4573       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4574       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4575                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4576     }
4577   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4578     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4579     // compare the base pointer.
4580     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4581       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4582       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4583                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4584       if (IndicesTheSame)
4585         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4586           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4587             IndicesTheSame = false;
4588             break;
4589           }
4590
4591       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4592       if (IndicesTheSame)
4593         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4594                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4595
4596       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4597       // different, bail out.
4598       return 0;
4599     }
4600
4601     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4602     bool AllZeros = true;
4603     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4604       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4605           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4606         AllZeros = false;
4607         break;
4608       }
4609     if (AllZeros)
4610       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4611                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4612
4613     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4614     AllZeros = true;
4615     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4616       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4617           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4618         AllZeros = false;
4619         break;
4620       }
4621     if (AllZeros)
4622       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4623
4624     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4625       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4626       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4627       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4628       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4629         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4630           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4631                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4632             // Irreconcilable differences.
4633             NumDifferences = 2;
4634             break;
4635           } else {
4636             if (NumDifferences++) break;
4637             DiffOperand = i;
4638           }
4639         }
4640
4641       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4642         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4643                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4644                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4645
4646       else if (NumDifferences == 1) {
4647         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4648         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4649         // Make sure we do a signed comparison here.
4650         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4651       }
4652     }
4653
4654     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4655     // the result to fold to a constant!
4656     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4657         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4658       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4659       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4660       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4661       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4662     }
4663   }
4664   return 0;
4665 }
4666
4667 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4668   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4669   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4670
4671   // Fold trivial predicates.
4672   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4673     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4674   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4675     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4676   
4677   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4678   if (Op0 == Op1) {
4679     switch (I.getPredicate()) {
4680     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4681     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4682     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4683     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4684       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4685     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4686     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4687     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4688       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4689       
4690     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4691     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4692     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4693     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4694       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4695       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4696       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4697       return &I;
4698       
4699     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4700     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4701     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4702     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4703       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4704       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4705       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4706       return &I;
4707     }
4708   }
4709     
4710   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4711     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4712
4713   // Handle fcmp with constant RHS
4714   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4715     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4716       switch (LHSI->getOpcode()) {
4717       case Instruction::PHI:
4718         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4719           return NV;
4720         break;
4721       case Instruction::Select:
4722         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4723         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4724         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4725         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4726         if (LHSI->hasOneUse()) {
4727           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4728             // Fold the known value into the constant operand.
4729             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4730             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4731             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4732                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4733                                                       I.getName()), I);
4734           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4735             // Fold the known value into the constant operand.
4736             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4737             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4738             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4739                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4740                                                       I.getName()), I);
4741           }
4742         }
4743
4744         if (Op1)
4745           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4746         break;
4747       }
4748   }
4749
4750   return Changed ? &I : 0;
4751 }
4752
4753 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4754   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4755   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4756   const Type *Ty = Op0->getType();
4757
4758   // icmp X, X
4759   if (Op0 == Op1)
4760     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4761                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4762
4763   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4764     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4765
4766   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4767   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4768   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4769        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4770       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4771        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4772     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4773                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4774
4775   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4776   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4777     switch (I.getPredicate()) {
4778     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4779     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4780       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4781       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4782       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4783     }
4784     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4785       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4786
4787     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4788     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4789       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4790       // FALL THROUGH
4791     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4792     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4793       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4794       InsertNewInstBefore(Not, I);
4795       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4796     }
4797     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4798     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4799       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4800       // FALL THROUGH
4801     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4802     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4803       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4804       InsertNewInstBefore(Not, I);
4805       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4806     }
4807     }
4808   }
4809
4810   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4811   // can be folded into the comparison.
4812   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4813     switch (I.getPredicate()) {
4814     default: break;
4815     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4816       if (CI->isMinValue(false))
4817         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4818       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4819         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4820       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4821         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4822       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4823       if (CI->isMinValue(true))
4824         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4825                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4826           
4827       break;
4828
4829     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4830       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4831         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4832       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4833         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4834       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4835         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4836       break;
4837
4838     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4839       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4840         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4841       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4842         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4843       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4844         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4845         
4846       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4847       if (CI->isMaxValue(true))
4848         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4849                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4850       break;
4851
4852     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4853       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4854         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4855       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4856         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4857       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4858         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4859       break;
4860
4861     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4862       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4863         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4864       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4865         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4866       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4867         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4868       break;
4869
4870     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4871       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4872         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4873       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4874         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4875       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4876         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4877       break;
4878
4879     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4880       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4881         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4882       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4883         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4884       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4885         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4886       break;
4887
4888     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4889       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4890         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4891       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4892         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4893       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4894         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4895       break;
4896     }
4897
4898     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4899     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4900     // already been handled above, this requires little checking.
4901     //
4902     switch (I.getPredicate()) {
4903     default: break;
4904     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4905       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4906     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4907       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4908     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4909       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4910     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4911       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4912     }
4913     
4914     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4915     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4916     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4917     
4918     bool UnusedBit;
4919     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4920     
4921     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4922     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4923     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4924                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4925                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4926                              KnownZero, KnownOne, 0))
4927       return &I;
4928         
4929     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4930     // in.
4931     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4932       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4933       // EQ and NE we use unsigned values.
4934       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4935       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4936       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4937         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4938                                                Max);
4939       } else {
4940         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4941                                                  Max);
4942       }
4943       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4944       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4945       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4946         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4947           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4948         break;
4949       case ICmpInst::ICMP_NE:
4950         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4951           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4952         break;
4953       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4954         if (Max.ult(RHSVal))
4955           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4956         if (Min.uge(RHSVal))
4957           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4958         break;
4959       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4960         if (Min.ugt(RHSVal))
4961           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4962         if (Max.ule(RHSVal))
4963           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4964         break;
4965       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4966         if (Max.slt(RHSVal))
4967           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4968         if (Min.sgt(RHSVal))
4969           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4970         break;
4971       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4972         if (Min.sgt(RHSVal))
4973           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4974         if (Max.sle(RHSVal))
4975           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4976         break;
4977       }
4978     }
4979           
4980     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4981     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4982     // instruction can be folded into the icmp 
4983     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4984       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4985         return Res;
4986   }
4987
4988   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4989   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4990     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4991       switch (LHSI->getOpcode()) {
4992       case Instruction::GetElementPtr:
4993         if (RHSC->isNullValue()) {
4994           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4995           bool isAllZeros = true;
4996           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4997             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4998                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4999               isAllZeros = false;
5000               break;
5001             }
5002           if (isAllZeros)
5003             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5004                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5005         }
5006         break;
5007
5008       case Instruction::PHI:
5009         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5010           return NV;
5011         break;
5012       case Instruction::Select: {
5013         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5014         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5015         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5016         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5017         if (LHSI->hasOneUse()) {
5018           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5019             // Fold the known value into the constant operand.
5020             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5021             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5022             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5023                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5024                                                    I.getName()), I);
5025           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5026             // Fold the known value into the constant operand.
5027             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5028             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5029             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5030                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5031                                                    I.getName()), I);
5032           }
5033         }
5034
5035         if (Op1)
5036           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5037         break;
5038       }
5039       case Instruction::Malloc:
5040         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5041         // can assume it is successful and remove the malloc.
5042         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5043           AddToWorkList(LHSI);
5044           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5045                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5046         }
5047         break;
5048       }
5049   }
5050
5051   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5052   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5053     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5054       return NI;
5055   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5056     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5057                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5058       return NI;
5059
5060   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5061   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5062   // now.
5063   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5064     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5065         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5066       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5067       // operand, where it can often be eliminated completely.
5068       Op0 = CI->getOperand(0);
5069
5070       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5071       // so eliminate it as well.
5072       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5073         Op1 = CI2->getOperand(0);
5074
5075       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5076       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5077         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5078           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5079         } else {
5080           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5081           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5082         }
5083       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5084     }
5085   }
5086   
5087   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5088     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5089     // This comes up when you have code like
5090     //   int X = A < B;
5091     //   if (X) ...
5092     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5093     // with a constant or another cast from the same type.
5094     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5095       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5096         return R;
5097   }
5098   
5099   if (I.isEquality()) {
5100     Value *A, *B, *C, *D;
5101     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5102       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5103         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5104         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5105                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5106       }
5107
5108       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5109         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5110         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5111           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5112             if (Op1->hasOneUse()) {
5113               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5114               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5115               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5116                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5117             }
5118         
5119         // A^B == A^D -> B == D
5120         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5121         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5122         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5123         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5124       }
5125     }
5126     
5127     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5128         (A == Op0 || B == Op0)) {
5129       // A == (A^B)  ->  B == 0
5130       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5131       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5132                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5133     }
5134     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5135       // (A-B) == A  ->  B == 0
5136       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5137                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5138     }
5139     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5140       // A == (A-B)  ->  B == 0
5141       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5142                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5143     }
5144     
5145     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5146     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5147         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5148         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5149       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5150       
5151       if (A == C) {
5152         X = B; Y = D; Z = A;
5153       } else if (A == D) {
5154         X = B; Y = C; Z = A;
5155       } else if (B == C) {
5156         X = A; Y = D; Z = B;
5157       } else if (B == D) {
5158         X = A; Y = C; Z = B;
5159       }
5160       
5161       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5162         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5163         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5164         I.setOperand(0, Op1);
5165         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5166         return &I;
5167       }
5168     }
5169   }
5170   return Changed ? &I : 0;
5171 }
5172
5173
5174 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5175 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5176 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5177                                           ConstantInt *DivRHS) {
5178   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5179   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5180   
5181   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5182   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5183   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5184   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5185   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5186   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5187   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5188   // if it finds it. 
5189   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5190   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5191     return 0;
5192   if (DivRHS->isZero())
5193     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5194
5195   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5196   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5197   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5198   // instead of computing a divide. 
5199   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5200
5201   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5202   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5203   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5204   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5205                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5206
5207   // Get the ICmp opcode
5208   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5209
5210   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5211   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5212   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5213   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5214   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5215   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5216   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5217   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5218   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5219   
5220   
5221   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5222     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5223     LoBound = Prod;
5224     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5225     if (!HiOverflow)
5226       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5227   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5228     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5229       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5230       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5231       HiBound = DivRHS;
5232     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5233       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5234       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5235       if (!HiOverflow)
5236         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5237     } else {                       // (X / pos) op neg
5238       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5239       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5240       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5241                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5242       HiBound = AddOne(Prod);
5243       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5244     }
5245   } else {                         // Divisor is < 0.
5246     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5247       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5248       LoBound = AddOne(DivRHS);
5249       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5250       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5251         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5252         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5253       }
5254     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5255       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5256       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5257       if (!LoOverflow)
5258         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5259       HiBound = AddOne(Prod);
5260     } else {                       // (X / neg) op neg
5261       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5262       LoBound = Prod;
5263       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5264       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5265     }
5266     
5267     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5268     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5269   }
5270
5271   Value *X = DivI->getOperand(0);
5272   switch (Pred) {
5273   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5274   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5275     if (LoOverflow && HiOverflow)
5276       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5277     else if (HiOverflow)
5278       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5279                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5280     else if (LoOverflow)
5281       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5282                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5283     else
5284       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5285   case ICmpInst::ICMP_NE:
5286     if (LoOverflow && HiOverflow)
5287       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5288     else if (HiOverflow)
5289       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5290                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5291     else if (LoOverflow)
5292       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5293                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5294     else
5295       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5296   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5297   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5298     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5299       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5300     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5301       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5302     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5303   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5304   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5305     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5306       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5307     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5308       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5309     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5310       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5311     else
5312       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5313   }
5314 }
5315
5316
5317 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5318 ///
5319 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5320                                                           Instruction *LHSI,
5321                                                           ConstantInt *RHS) {
5322   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5323   
5324   switch (LHSI->getOpcode()) {
5325   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5326     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5327       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5328       // fold the xor.
5329       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5330           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5331         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5332         
5333         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5334         // the operation, just stop using the Xor.
5335         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5336           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5337           AddToWorkList(LHSI);
5338           return &ICI;
5339         }
5340         
5341         // Was the old condition true if the operand is positive?
5342         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5343         
5344         // If so, the new one isn't.
5345         isTrueIfPositive ^= true;
5346         
5347         if (isTrueIfPositive)
5348           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5349         else
5350           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5351       }
5352     }
5353     break;
5354   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5355     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5356         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5357       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5358       
5359       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5360       // and/compare to be the input width without changing the value
5361       // produced, eliminating a cast.
5362       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5363         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5364         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5365         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5366         // bit would not work.
5367         if (Cast->hasOneUse() &&
5368             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5369              RHSV.isPositive())) {
5370           uint32_t BitWidth = 
5371             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5372           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5373           NewCST.zext(BitWidth);
5374           APInt NewCI = RHSV;
5375           NewCI.zext(BitWidth);
5376           Instruction *NewAnd = 
5377             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5378                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5379           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5380           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5381                               ConstantInt::get(NewCI));
5382         }
5383       }
5384       
5385       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5386       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5387       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5388       // access.
5389       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5390       if (Shift && !Shift->isShift())
5391         Shift = 0;
5392       
5393       ConstantInt *ShAmt;
5394       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5395       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5396       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5397       
5398       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5399       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5400       // rights, as they sign-extend.
5401       if (ShAmt) {
5402         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5403         if (!CanFold) {
5404           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5405           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5406           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5407           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5408           
5409           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5410           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5411                AndCST->getValue()) == 0)
5412             CanFold = true;
5413         }
5414         
5415         if (CanFold) {
5416           Constant *NewCst;
5417           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5418             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5419           else
5420             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5421           
5422           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5423           // compared.
5424           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5425             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5426             // As a special case, check to see if this means that the
5427             // result is always true or false now.
5428             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5429               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5430             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5431               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5432           } else {
5433             ICI.setOperand(1, NewCst);
5434             Constant *NewAndCST;
5435             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5436               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5437             else
5438               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5439             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5440             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5441             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5442             AddUsesToWorkList(ICI);
5443             return &ICI;
5444           }
5445         }
5446       }
5447       
5448       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5449       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5450       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5451       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5452           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5453           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5454         // Compute C << Y.
5455         Value *NS;
5456         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5457           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5458                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5459         } else {
5460           // Insert a logical shift.
5461           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5462                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5463         }
5464         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5465         
5466         // Compute X & (C << Y).
5467         Instruction *NewAnd = 
5468           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5469         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5470         
5471         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5472         return &ICI;
5473       }
5474     }
5475     break;
5476     
5477   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5478     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5479     if (!ShAmt) break;
5480     
5481     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5482     
5483     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5484     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5485     // simplified.
5486     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5487       break;
5488     
5489     if (ICI.isEquality()) {
5490       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5491       // comparison cannot succeed.
5492       Constant *Comp =
5493         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5494       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5495         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5496         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5497         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5498       }
5499       
5500       if (LHSI->hasOneUse()) {
5501         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5502         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5503         Constant *Mask =
5504           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5505         
5506         Instruction *AndI =
5507           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5508                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5509         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5510         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5511                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5512       }
5513     }
5514     
5515     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5516     bool TrueIfSigned = false;
5517     if (LHSI->hasOneUse() &&
5518         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5519       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5520       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5521                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5522       Instruction *AndI =
5523         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5524                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5525       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5526       
5527       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5528                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5529     }
5530     break;
5531   }
5532     
5533   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5534   case Instruction::AShr: {
5535     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5536     if (!ShAmt) break;
5537
5538     if (ICI.isEquality()) {
5539       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5540       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5541       // simplified.
5542       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5543       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5544         break;
5545       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5546       
5547       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5548       // comparison cannot succeed.
5549       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5550       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5551         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5552       else
5553         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5554       
5555       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5556         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5557         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5558         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5559       }
5560       
5561       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5562         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5563         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5564         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5565         
5566         Instruction *AndI =
5567           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5568                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5569         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5570         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5571                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5572       }
5573     }
5574     break;
5575   }
5576     
5577   case Instruction::SDiv:
5578   case Instruction::UDiv:
5579     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5580     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5581     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5582     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5583     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5584     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5585     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5586       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5587                                           DivRHS))
5588         return R;
5589     break;
5590   }
5591   
5592   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5593   if (ICI.isEquality()) {
5594     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5595     
5596     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5597     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5598     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5599       switch (BO->getOpcode()) {
5600       case Instruction::SRem:
5601         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5602         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5603           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5604           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5605             Instruction *NewRem =
5606               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5607                                          BO->getName());
5608             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5609             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5610                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5611           }
5612         }
5613         break;
5614       case Instruction::Add:
5615         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5616         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5617           if (BO->hasOneUse())
5618             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5619                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5620         } else if (RHSV == 0) {
5621           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5622           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5623           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5624           
5625           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5626             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5627           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5628             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5629           else if (BO->hasOneUse()) {
5630             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5631             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5632             Neg->takeName(BO);
5633             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5634           }
5635         }
5636         break;
5637       case Instruction::Xor:
5638         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5639         // the explicit xor.
5640         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5641           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5642                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5643         
5644         // FALLTHROUGH
5645       case Instruction::Sub:
5646         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5647         if (RHSV == 0)
5648           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5649                               BO->getOperand(1));
5650         break;
5651         
5652       case Instruction::Or:
5653         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5654         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5655         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5656           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5657           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5658             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5659                                                              isICMP_NE));
5660         }
5661         break;
5662         
5663       case Instruction::And:
5664         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5665           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5666           // comparison can never succeed!
5667           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5668             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5669                                                              isICMP_NE));
5670           
5671           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5672           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5673             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5674                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5675                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5676           
5677           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5678           if (isSignBit(BOC)) {
5679             Value *X = BO->getOperand(0);
5680             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5681             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5682               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5683             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5684           }
5685           
5686           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5687           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5688             Value *X = BO->getOperand(0);
5689             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5690             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5691               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5692             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5693           }
5694         }
5695       default: break;
5696       }
5697     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5698       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5699       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5700         AddToWorkList(II);
5701         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5702         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5703         return &ICI;
5704       }
5705     }
5706   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5707             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5708             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5709     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5710       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5711       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5712       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5713       if (SrcTy->isInteger() && 
5714           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5715         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5716         // smaller constant values.
5717         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5718           // X u< 128 => X s> -1
5719           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5720                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5721         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5722                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5723           // X u> 127 => X s< 0
5724           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5725                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5726         }
5727       }
5728     }
5729   }
5730   return 0;
5731 }
5732
5733 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5734 /// We only handle extending casts so far.
5735 ///
5736 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5737   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5738   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5739   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5740   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5741   Value *RHSCIOp;
5742
5743   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5744   // integer type is the same size as the pointer type.
5745   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5746       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5747          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5748     Value *RHSOp = 0;
5749     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5750       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5751     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5752       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5753       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5754       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5755         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5756                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5757     }
5758
5759     if (RHSOp)
5760       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5761   }
5762   
5763   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5764   // Enforce this.
5765   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5766       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5767     return 0;
5768
5769   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5770   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5771
5772   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5773     // Not an extension from the same type?
5774     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5775     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5776       return 0;
5777     
5778     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5779     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5780     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5781       return 0;
5782
5783     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5784     // then we can't handle this.
5785     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5786       return 0;
5787     
5788     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5789     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5790   }
5791
5792   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5793   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5794   if (!CI)
5795     return 0;
5796
5797   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5798   // reextended to DestTy.
5799   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5800   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5801
5802   // If the re-extended constant didn't change...
5803   if (Res2 == CI) {
5804     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5805     // For example, we might have:
5806     //    %A = sext short %X to uint
5807     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5808     // It is incorrect to transform this into 
5809     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5810     // because %A may have negative value. 
5811     //
5812     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5813     // OR operation is EQ/NE.
5814     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5815       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5816     else
5817       return 0;
5818   }
5819
5820   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5821   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5822
5823   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5824   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5825   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5826     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5827   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5828     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5829
5830   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5831   // should have been folded away previously and not enter in here.
5832   Value *Result;
5833   if (isSignedCmp) {
5834     // We're performing a signed comparison.
5835     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5836       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5837     else
5838       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5839   } else {
5840     // We're performing an unsigned comparison.
5841     if (isSignedExt) {
5842       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5843       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5844       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5845       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5846                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5847     } else {
5848       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5849       Result = ConstantInt::getTrue();
5850     }
5851   }
5852
5853   // Finally, return the value computed.
5854   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5855       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5856     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5857   } else {
5858     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5859             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5860            "ICmp should be folded!");
5861     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5862       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5863     else
5864       return BinaryOperator::createNot(Result);
5865   }
5866 }
5867
5868 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5869   return commonShiftTransforms(I);
5870 }
5871
5872 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5873   return commonShiftTransforms(I);
5874 }
5875
5876 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5877   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
5878     return R;
5879   
5880   Value *Op0 = I.getOperand(0);
5881   
5882   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5883   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5884     if (CSI->isAllOnesValue())
5885       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5886   
5887   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5888   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5889                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
5890     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
5891   
5892   return 0;
5893 }
5894
5895 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5896   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5897   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5898
5899   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5900   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5901   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5902       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5903     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5904   
5905   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5906     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5907       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5908     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5909       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5910   }
5911   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5912     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5913       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5914     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5915       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5916   }
5917
5918   // Try to fold constant and into select arguments.
5919   if (isa<Constant>(Op0))
5920     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5921       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5922         return R;
5923
5924   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5925     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5926       return Res;
5927   return 0;
5928 }
5929
5930 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5931                                                BinaryOperator &I) {
5932   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5933
5934   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5935   // purpose is to compute bits we don't care about.
5936   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5937   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5938   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5939                            KnownZero, KnownOne))
5940     return &I;
5941   
5942   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5943   // of a signed value.
5944   //
5945   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5946     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5947       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5948     else {
5949       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5950       return &I;
5951     }
5952   }
5953   
5954   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5955   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5956     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5957       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5958         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5959                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5960   
5961   // Try to fold constant and into select arguments.
5962   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5963     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5964       return R;
5965   if (isa<PHINode>(Op0))
5966     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5967       return NV;
5968   
5969   if (Op0->hasOneUse()) {
5970     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5971       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5972       Value *V1, *V2;
5973       ConstantInt *CC;
5974       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5975         default: break;
5976         case Instruction::Add:
5977         case Instruction::And:
5978         case Instruction::Or:
5979         case Instruction::Xor: {
5980           // These operators commute.
5981           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5982           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5983               match(Op0BO->getOperand(1),
5984                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5985             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5986                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5987                                             Op0BO->getName());
5988             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5989             Instruction *X = 
5990               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5991                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5992             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5993             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5994             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5995                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5996           }
5997           
5998           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5999           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6000           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6001               match(Op0BOOp1, 
6002                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6003               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6004               V2 == Op1) {
6005             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6006                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6007                                                      Op0BO->getName());
6008             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6009             Instruction *XM =
6010               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6011                                         V1->getName()+".mask");
6012             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6013             
6014             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6015           }
6016         }
6017           
6018         // FALL THROUGH.
6019         case Instruction::Sub: {
6020           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6021           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6022               match(Op0BO->getOperand(0),
6023                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6024             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6025                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6026                                                      Op0BO->getName());
6027             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6028             Instruction *X =
6029               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6030                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6031             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6032             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6033             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6034                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6035           }
6036           
6037           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6038           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6039               match(Op0BO->getOperand(0),
6040                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6041                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6042               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6043                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6044             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6045                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6046                                                      Op0BO->getName());
6047             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6048             Instruction *XM =
6049               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6050                                         V1->getName()+".mask");
6051             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6052             
6053             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6054           }
6055           
6056           break;
6057         }
6058       }
6059       
6060       
6061       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6062       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6063       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6064         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6065         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6066         
6067         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6068           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6069           case Instruction::Add:
6070             isValid = isLeftShift;
6071             break;
6072           case Instruction::Or:
6073           case Instruction::Xor:
6074             highBitSet = false;
6075             break;
6076           case Instruction::And:
6077             highBitSet = true;
6078             break;
6079         }
6080         
6081         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6082         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6083         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6084         // the constant which would cause it to be modified for this
6085         // operation.
6086         //
6087         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6088           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6089         
6090         if (isValid) {
6091           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6092           
6093           Instruction *NewShift =
6094             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6095           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6096           NewShift->takeName(Op0BO);
6097           
6098           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6099                                         NewRHS);
6100         }
6101       }
6102     }
6103   }
6104   
6105   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6106   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6107   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6108     ShiftOp = 0;
6109   
6110   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6111     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6112     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6113     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6114     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6115     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6116     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6117     
6118     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6119     if (AmtSum > TypeBits)
6120       AmtSum = TypeBits;
6121     
6122     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6123     
6124     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6125     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6126       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6127                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6128     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6129                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6130       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6131       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6132     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6133                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6134       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6135       Instruction *Shift =
6136         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6137       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6138
6139       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6140       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6141     }
6142     
6143     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6144     // right.  See if the amounts are equal.
6145     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6146       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6147       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6148         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6149         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6150       }
6151       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6152       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6153         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6154         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6155       }
6156       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6157       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6158       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6159       // generators.
6160       const Type *SExtType = 0;
6161       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6162       case 1  :
6163       case 8  :
6164       case 16 :
6165       case 32 :
6166       case 64 :
6167       case 128:
6168         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6169         break;
6170       default: break;
6171       }
6172       if (SExtType) {
6173         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6174         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6175         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6176       }
6177       // Otherwise, we can't handle it yet.
6178     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6179       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6180       
6181       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6182       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6183         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6184                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6185         Instruction *Shift =
6186           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6187         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6188         
6189         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6190         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6191       }
6192       
6193       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6194       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6195         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6196         Instruction *Shift =
6197           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6198         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6199         
6200         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6201         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6202       }
6203       
6204       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6205     } else {
6206       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6207       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6208
6209       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6210       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6211         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6212                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6213         Instruction *Shift =
6214           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6215                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6216         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6217         
6218         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6219         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6220       }
6221       
6222       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6223       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6224         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6225         Instruction *Shift =
6226           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6227         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6228         
6229         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6230         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6231       }
6232       
6233       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6234     }
6235   }
6236   return 0;
6237 }
6238
6239
6240 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6241 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6242 /// X*Scale+Offset.
6243 ///
6244 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6245                                         int &Offset) {
6246   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6247   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6248     Offset = CI->getZExtValue();
6249     Scale  = 0;
6250     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6251   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6252     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6253       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6254         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6255         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6256         Offset = 0;
6257         return I->getOperand(0);
6258       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6259         // This value is scaled by 'RHS'.
6260         Scale = RHS->getZExtValue();
6261         Offset = 0;
6262         return I->getOperand(0);
6263       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6264         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6265         // where C1 is divisible by C2.
6266         unsigned SubScale;
6267         Value *SubVal = 
6268           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6269         Offset += RHS->getZExtValue();
6270         Scale = SubScale;
6271         return SubVal;
6272       }
6273     }
6274   }
6275
6276   // Otherwise, we can't look past this.
6277   Scale = 1;
6278   Offset = 0;
6279   return Val;
6280 }
6281
6282
6283 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6284 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6285 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6286                                                    AllocationInst &AI) {
6287   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6288   
6289   // Remove any uses of AI that are dead.
6290   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6291   
6292   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6293     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6294     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6295       while (UI != E && *UI == User)
6296         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6297       
6298       ++NumDeadInst;
6299       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6300       EraseInstFromFunction(*User);
6301     }
6302   }
6303   
6304   // Get the type really allocated and the type casted to.
6305   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6306   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6307   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6308
6309   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6310   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6311   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6312
6313   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6314   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6315   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6316   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6317
6318   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6319   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6320   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6321
6322   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6323   // size argument.
6324   unsigned ArraySizeScale;
6325   int ArrayOffset;
6326   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6327     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6328  
6329   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6330   // do the xform.
6331   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6332       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6333
6334   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6335   Value *Amt = 0;
6336   if (Scale == 1) {
6337     Amt = NumElements;
6338   } else {
6339     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6340     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6341     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6342       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6343     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6344     else if (Scale != 1) {
6345       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6346       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6347     }
6348   }
6349   
6350   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6351     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6352     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6353     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6354   }
6355   
6356   AllocationInst *New;
6357   if (isa<MallocInst>(AI))
6358     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6359   else
6360     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6361   InsertNewInstBefore(New, AI);
6362   New->takeName(&AI);
6363   
6364   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6365   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6366   // die soon.
6367   if (!AI.hasOneUse()) {
6368     AddUsesToWorkList(AI);
6369     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6370     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6371     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6372     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6373     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6374   }
6375   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6376 }
6377
6378 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6379 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6380 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6381 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6382 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6383 ///
6384 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6385 /// extension operation if Ty is larger.
6386 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6387                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6388   // We can always evaluate constants in another type.
6389   if (isa<ConstantInt>(V))
6390     return true;
6391   
6392   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6393   if (!I) return false;
6394   
6395   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6396   
6397   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6398   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6399     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6400     // it, and this will remove a cast overall.
6401     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6402       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6403       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6404       // casts first.
6405       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6406         ++NumCastsRemoved;
6407       return true;
6408     }
6409   }
6410
6411   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6412   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6413   if (!I->hasOneUse()) return false;
6414
6415   switch (I->getOpcode()) {
6416   case Instruction::Add:
6417   case Instruction::Sub:
6418   case Instruction::And:
6419   case Instruction::Or:
6420   case Instruction::Xor:
6421     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6422     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6423                                       NumCastsRemoved) &&
6424            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6425                                       NumCastsRemoved);
6426
6427   case Instruction::Shl:
6428     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6429     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6430     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6431       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6432       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6433           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6434         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6435                                           NumCastsRemoved);
6436     }
6437     break;
6438   case Instruction::LShr:
6439     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6440     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6441     // already zeros.
6442     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6443       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6444       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6445       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6446           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6447             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6448           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6449         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6450                                           NumCastsRemoved);
6451       }
6452     }
6453     break;
6454   case Instruction::ZExt:
6455   case Instruction::SExt:
6456   case Instruction::Trunc:
6457     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6458     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6459     // of casts in the input.
6460     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6461       return true;
6462     
6463     break;
6464   default:
6465     // TODO: Can handle more cases here.
6466     break;
6467   }
6468   
6469   return false;
6470 }
6471
6472 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6473 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6474 /// evaluate the expression.
6475 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6476                                              bool isSigned) {
6477   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6478     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6479
6480   // Otherwise, it must be an instruction.
6481   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6482   Instruction *Res = 0;
6483   switch (I->getOpcode()) {
6484   case Instruction::Add:
6485   case Instruction::Sub:
6486   case Instruction::And:
6487   case Instruction::Or:
6488   case Instruction::Xor:
6489   case Instruction::AShr:
6490   case Instruction::LShr:
6491   case Instruction::Shl: {
6492     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6493     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6494     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6495                                  LHS, RHS, I->getName());
6496     break;
6497   }    
6498   case Instruction::Trunc:
6499   case Instruction::ZExt:
6500   case Instruction::SExt:
6501     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6502     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6503     // new.
6504     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6505       return I->getOperand(0);
6506     
6507     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6508     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6509                            Ty, I->getName());
6510     break;
6511   default: 
6512     // TODO: Can handle more cases here.
6513     assert(0 && "Unreachable!");
6514     break;
6515   }
6516   
6517   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6518 }
6519
6520 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6521 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6522   Value *Src = CI.getOperand(0);
6523
6524   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6525   // eliminate it now.
6526   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6527     if (Instruction::CastOps opc = 
6528         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6529       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6530       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6531       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6532     }
6533   }
6534
6535   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6536   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6537     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6538       return NV;
6539
6540   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6541   if (isa<PHINode>(Src))
6542     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6543       return NV;
6544   
6545   return 0;
6546 }
6547
6548 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6549 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6550   Value *Src = CI.getOperand(0);
6551   
6552   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6553     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6554     // this into a cast of the original pointer!
6555     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6556       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6557       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6558       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6559       AddToWorkList(GEP);
6560       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6561       return &CI;
6562     }
6563     
6564     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6565     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6566     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6567     // non-type-safe code.
6568     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6569       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6570         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6571         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6572         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6573         
6574         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6575         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6576         const Type *GEPIdxTy =
6577           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6578         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6579           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6580           
6581           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6582           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6583           // is something like [0 x {int, int}]
6584           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6585           int64_t FirstIdx = 0;
6586           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6587             FirstIdx = Offset/TySize;
6588             Offset %= TySize;
6589           
6590             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6591             if (Offset < 0) {
6592               --FirstIdx;
6593               Offset += TySize;
6594               assert(Offset >= 0);
6595             }
6596             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6597           }
6598           
6599           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6600
6601           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6602           while (Offset) {
6603             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6604               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6605               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6606                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6607                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6608               
6609                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6610                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6611               } else {
6612                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6613                 Offset = 0;
6614                 OrigBase = 0;
6615               }
6616             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6617               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6618               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6619                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6620                 Offset %= EltSize;
6621               } else {
6622                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6623               }
6624               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6625             } else {
6626               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6627               Offset = 0;
6628               OrigBase = 0;
6629             }
6630           }
6631           if (OrigBase) {
6632             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6633             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6634             // two.
6635             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6636                                                       NewIndices.begin(),
6637                                                       NewIndices.end(), "");
6638             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6639             NGEP->takeName(GEP);
6640             
6641             if (isa<BitCastInst>(CI))
6642               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6643             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6644             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6645           }
6646         }
6647       }      
6648     }
6649   }
6650     
6651   return commonCastTransforms(CI);
6652 }
6653
6654
6655
6656 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6657 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6658 /// cases.
6659 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6660 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6661   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6662     return Result;
6663
6664   Value *Src = CI.getOperand(0);
6665   const Type *SrcTy = Src->getType();
6666   const Type *DestTy = CI.getType();
6667   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6668   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6669
6670   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6671   // purpose is to compute bits we don't care about.
6672   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6673   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6674                            KnownZero, KnownOne))
6675     return &CI;
6676
6677   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6678   // can't do anything more. 
6679   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6680   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6681     return 0;
6682
6683   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6684   int NumCastsRemoved = 0;
6685   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6686       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6687                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6688     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6689     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6690     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6691     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6692     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6693     // require that two casts have been eliminated.
6694     bool DoXForm;
6695     switch (CI.getOpcode()) {
6696     default:
6697       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6698       // get here because of the check above.
6699       assert(0 && "Unknown cast type");
6700     case Instruction::Trunc:
6701       DoXForm = true;
6702       break;
6703     case Instruction::ZExt:
6704       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6705       break;
6706     case Instruction::SExt:
6707       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6708       break;
6709     }
6710     
6711     if (DoXForm) {
6712       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6713                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6714       assert(Res->getType() == DestTy);
6715       switch (CI.getOpcode()) {
6716       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6717       case Instruction::Trunc:
6718       case Instruction::BitCast:
6719         // Just replace this cast with the result.
6720         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6721       case Instruction::ZExt: {
6722         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6723         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6724         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6725                                                             SrcBitSize));
6726         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6727       }
6728       case Instruction::SExt:
6729         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6730         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6731             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6732                              CI), DestTy);
6733       }
6734     }
6735   }
6736   
6737   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6738   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6739
6740   switch (SrcI->getOpcode()) {
6741   case Instruction::Add:
6742   case Instruction::Mul:
6743   case Instruction::And:
6744   case Instruction::Or:
6745   case Instruction::Xor:
6746     // If we are discarding information, rewrite.
6747     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6748       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6749       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6750       // only be converting signedness, which is a noop.
6751       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6752           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6753           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6754         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6755         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6756         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6757         return BinaryOperator::create(
6758             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6759       }
6760     }
6761
6762     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6763     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6764         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6765         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6766         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6767       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6768       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6769     }
6770     break;
6771   case Instruction::SDiv:
6772   case Instruction::UDiv:
6773   case Instruction::SRem:
6774   case Instruction::URem:
6775     // If we are just changing the sign, rewrite.
6776     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6777       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6778       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6779       // only be converting signedness, which is a noop.
6780       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6781           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6782         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6783                                               Op0, DestTy, SrcI);
6784         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6785                                               Op1, DestTy, SrcI);
6786         return BinaryOperator::create(
6787           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6788       }
6789     }
6790     break;
6791
6792   case Instruction::Shl:
6793     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6794     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6795     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6796     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6797     // in the value.
6798     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6799         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6800       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6801           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6802       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6803       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6804       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6805     }
6806     break;
6807   case Instruction::AShr:
6808     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6809     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6810     // simplifications.
6811     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6812         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6813       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6814       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6815         // Insert the new logical shift right.
6816         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6817       }
6818     }
6819     break;
6820   }
6821   return 0;
6822 }
6823
6824 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6825   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6826     return Result;
6827   
6828   Value *Src = CI.getOperand(0);
6829   const Type *Ty = CI.getType();
6830   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6831   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6832   
6833   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6834     switch (SrcI->getOpcode()) {
6835     default: break;
6836     case Instruction::LShr:
6837       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6838       // are already zeros.
6839       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6840         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6841         
6842         // Get a mask for the bits shifting in.
6843         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6844         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6845         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6846           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6847             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6848
6849           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6850           // shift.
6851           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6852           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6853                                        Ty, CI);
6854           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6855         }
6856       } else {     // This is a variable shr.
6857         
6858         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6859         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6860         // loop-invariant and CSE'd.
6861         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6862           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6863
6864           Value *V = InsertNewInstBefore(
6865               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6866                                      "tmp"), CI);
6867           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6868                                                             SrcI->getOperand(0),
6869                                                             "tmp"), CI);
6870           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6871           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6872         }
6873       }
6874       break;
6875     }
6876   }
6877   
6878   return 0;
6879 }
6880
6881 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6882   // If one of the common conversion will work ..
6883   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6884     return Result;
6885
6886   Value *Src = CI.getOperand(0);
6887
6888   // If this is a cast of a cast
6889   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6890     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6891     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6892     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6893     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6894       // Get the sizes of the types involved
6895       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6896       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6897       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6898       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6899       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6900       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6901         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6902         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6903         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6904         Instruction *And = 
6905           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6906         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6907         if (And->getType() != CI.getType()) {
6908           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6909           InsertNewInstBefore(And, CI);
6910           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6911         }
6912         return And;
6913       }
6914     }
6915   }
6916
6917   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6918     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6919     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6920     // cast to integer to avoid the comparison.
6921     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6922       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6923       
6924       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6925       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6926       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6927           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6928         Value *In = ICI->getOperand(0);
6929         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6930                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6931         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6932                                                         In->getName()+".lobit"),
6933                                  CI);
6934         if (In->getType() != CI.getType())
6935           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6936                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6937
6938         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6939           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6940           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6941                                                           In->getName()+".not"),
6942                                    CI);
6943         }
6944
6945         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6946       }
6947       
6948       
6949       
6950       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6951       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6952       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6953       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6954       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6955       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6956       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6957       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6958       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6959           // This only works for EQ and NE
6960           ICI->isEquality()) {
6961         // If Op1C some other power of two, convert:
6962         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6963         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6964         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6965         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6966         
6967         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6968         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6969           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6970           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6971             // (X&4) == 2 --> false
6972             // (X&4) != 2 --> true
6973             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6974             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6975             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6976           }
6977           
6978           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6979           Value *In = ICI->getOperand(0);
6980           if (ShiftAmt) {
6981             // Perform a logical shr by shiftamt.
6982             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6983             In = InsertNewInstBefore(
6984                    BinaryOperator::createLShr(In,
6985                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6986                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6987           }
6988           
6989           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6990             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6991             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6992             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6993           }
6994           
6995           if (CI.getType() == In->getType())
6996             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6997           else
6998             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6999         }
7000       }
7001     }
7002   }    
7003   return 0;
7004 }
7005
7006 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7007   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7008     return I;
7009   
7010   Value *Src = CI.getOperand(0);
7011   
7012   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7013   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7014   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7015     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7016     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7017     // cast to integer to avoid the comparison.
7018     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7019       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7020       
7021       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7022       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7023       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7024           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7025         Value *In = ICI->getOperand(0);
7026         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7027                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7028         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7029                                                         In->getName()+".lobit"),
7030                                  CI);
7031         if (In->getType() != CI.getType())
7032           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7033                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7034         
7035         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7036           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7037                                      In->getName()+".not"), CI);
7038         
7039         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7040       }
7041     }
7042   }
7043       
7044   return 0;
7045 }
7046
7047 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7048   return commonCastTransforms(CI);
7049 }
7050
7051 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7052   return commonCastTransforms(CI);
7053 }
7054
7055 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7056   return commonCastTransforms(CI);
7057 }
7058
7059 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7060   return commonCastTransforms(CI);
7061 }
7062
7063 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7064   return commonCastTransforms(CI);
7065 }
7066
7067 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7068   return commonCastTransforms(CI);
7069 }
7070
7071 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7072   return commonPointerCastTransforms(CI);
7073 }
7074
7075 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7076   return commonCastTransforms(CI);
7077 }
7078
7079 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7080   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7081   // otherwise just apply the common ones.
7082   Value *Src = CI.getOperand(0);
7083   const Type *SrcTy = Src->getType();
7084   const Type *DestTy = CI.getType();
7085
7086   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7087     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7088       return Result;
7089   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7090     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7091       return I;
7092   } else {
7093     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7094       return Result;
7095   }
7096
7097
7098   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7099   // be replaced by the operand.
7100   if (DestTy == Src->getType())
7101     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7102
7103   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7104     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7105     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7106     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7107     
7108     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7109     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7110     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7111       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7112         return V;
7113     
7114     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7115     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7116     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7117     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7118     unsigned NumZeros = 0;
7119     while (SrcElTy != DstElTy && 
7120            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7121            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7122       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7123       ++NumZeros;
7124     }
7125
7126     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7127     if (SrcElTy == DstElTy) {
7128       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7129       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7130                                    ((Instruction*) NULL));
7131     }
7132   }
7133
7134   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7135     if (SVI->hasOneUse()) {
7136       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7137       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7138       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7139           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7140                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7141         CastInst *Tmp;
7142         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7143         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7144         // us to eliminate at least one cast.
7145         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7146              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7147             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7148              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7149           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7150                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7151           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7152                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7153           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7154           // know the vector types match #elts.
7155           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7156         }
7157       }
7158     }
7159   }
7160   return 0;
7161 }
7162
7163 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7164 ///   %C = or %A, %B
7165 ///   %D = select %cond, %C, %A
7166 /// into:
7167 ///   %C = select %cond, %B, 0
7168 ///   %D = or %A, %C
7169 ///
7170 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7171 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7172 /// equal the other incoming value of the select.
7173 ///
7174 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7175   switch (I->getOpcode()) {
7176   case Instruction::Add:
7177   case Instruction::Mul:
7178   case Instruction::And:
7179   case Instruction::Or:
7180   case Instruction::Xor:
7181     return 3;              // Can fold through either operand.
7182   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7183   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7184   case Instruction::LShr:
7185   case Instruction::AShr:
7186     return 1;
7187   default:
7188     return 0;              // Cannot fold
7189   }
7190 }
7191
7192 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7193 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7194 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7195   switch (I->getOpcode()) {
7196   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7197   case Instruction::Add:
7198   case Instruction::Sub:
7199   case Instruction::Or:
7200   case Instruction::Xor:
7201   case Instruction::Shl:
7202   case Instruction::LShr:
7203   case Instruction::AShr:
7204     return Constant::getNullValue(I->getType());
7205   case Instruction::And:
7206     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7207   case Instruction::Mul:
7208     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7209   }
7210 }
7211
7212 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7213 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7214 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7215                                           Instruction *FI) {
7216   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7217     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7218     // merge.
7219     if (TI->isCast()) {
7220       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7221         return 0;
7222     } else {
7223       return 0;  // unknown unary op.
7224     }
7225
7226     // Fold this by inserting a select from the input values.
7227     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7228                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7229     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7230     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7231                             TI->getType());
7232   }
7233
7234   // Only handle binary operators here.
7235   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7236     return 0;
7237
7238   // Figure out if the operations have any operands in common.
7239   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7240   bool MatchIsOpZero;
7241   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7242     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7243     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7244     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7245     MatchIsOpZero = true;
7246   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7247     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7248     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7249     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7250     MatchIsOpZero = false;
7251   } else if (!TI->isCommutative()) {
7252     return 0;
7253   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7254     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7255     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7256     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7257     MatchIsOpZero = true;
7258   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7259     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7260     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7261     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7262     MatchIsOpZero = true;
7263   } else {
7264     return 0;
7265   }
7266
7267   // If we reach here, they do have operations in common.
7268   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7269                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7270   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7271
7272   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7273     if (MatchIsOpZero)
7274       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7275     else
7276       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7277   }
7278   assert(0 && "Shouldn't get here");
7279   return 0;
7280 }
7281
7282 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7283   Value *CondVal = SI.getCondition();
7284   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7285   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7286
7287   // select true, X, Y  -> X
7288   // select false, X, Y -> Y
7289   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7290     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7291
7292   // select C, X, X -> X
7293   if (TrueVal == FalseVal)
7294     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7295
7296   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7297     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7298   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7299     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7300   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7301     if (isa<Constant>(TrueVal))
7302       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7303     else
7304       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7305   }
7306
7307   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7308     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7309       if (C->getZExtValue()) {
7310         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7311         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7312       } else {
7313         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7314         Value *NotCond =
7315           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7316                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7317         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7318       }
7319     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7320       if (C->getZExtValue() == false) {
7321         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7322         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7323       } else {
7324         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7325         Value *NotCond =
7326           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7327                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7328         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7329       }
7330     }
7331     
7332     // select a, b, a  -> a&b
7333     // select a, a, b  -> a|b
7334     if (CondVal == TrueVal)
7335       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7336     else if (CondVal == FalseVal)
7337       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7338   }
7339
7340   // Selecting between two integer constants?
7341   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7342     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7343       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7344       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7345         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7346       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7347         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7348         Value *NotCond =
7349           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7350                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7351         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7352       }
7353       
7354       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7355
7356       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7357
7358         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7359         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7360           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7361             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7362               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7363               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7364               Value *X = IC->getOperand(0);
7365               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7366               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7367               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7368                                                         ShAmt, "ones");
7369               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7370               
7371               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7372               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7373               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7374               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7375               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7376               if (SRASize < SISize)
7377                 opc = Instruction::SExt;
7378               else if (SRASize > SISize)
7379                 opc = Instruction::Trunc;
7380               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7381             }
7382           }
7383
7384
7385         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7386         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7387         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7388         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7389         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7390           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7391               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7392             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7393               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7394                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7395                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7396                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7397                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7398                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7399                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7400                 // true or false val is the zero.
7401                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7402                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7403                 Value *V = ICA;
7404                 if (ShouldNotVal)
7405                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7406                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7407                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7408               }
7409       }
7410     }
7411
7412   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7413   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7414     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7415       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7416       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7417         // This is not safe in general for floating point:  
7418         // consider X== -0, Y== +0.
7419         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7420         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7421         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7422               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7423             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7424              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7425         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7426       }
7427       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7428       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7429         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7430       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7431
7432     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7433       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7434       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7435         // This is not safe in general for floating point:  
7436         // consider X== -0, Y== +0.
7437         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7438         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7439         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7440               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7441             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7442              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7443           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7444       }
7445       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7446       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7447         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7448       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7449     }
7450   }
7451
7452   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7453   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7454     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7455       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7456       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7457         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7458       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7459       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7460         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7461       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7462
7463     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7464       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7465       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7466         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7467       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7468       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7469         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7470       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7471     }
7472   }
7473
7474   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7475     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7476       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7477         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7478
7479         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7480         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7481           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7482             return IV;
7483
7484         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7485         // even legal for FP.
7486         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7487             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7488           AddOp = FI; SubOp = TI;
7489         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7490                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7491           AddOp = TI; SubOp = FI;
7492         }
7493
7494         if (AddOp) {
7495           Value *OtherAddOp = 0;
7496           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7497             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7498           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7499             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7500           }
7501
7502           if (OtherAddOp) {
7503             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7504             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7505             Value *NegVal;  // Compute -Z
7506             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7507               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7508             } else {
7509               NegVal = InsertNewInstBefore(
7510                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7511             }
7512
7513             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7514             Value *NewFalseOp = NegVal;
7515             if (AddOp != TI)
7516               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7517             Instruction *NewSel =
7518               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7519
7520             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7521             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7522           }
7523         }
7524       }
7525
7526   // See if we can fold the select into one of our operands.
7527   if (SI.getType()->isInteger()) {
7528     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7529     // transformation we are doing here.
7530     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7531       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7532           !isa<Constant>(FalseVal))
7533         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7534           unsigned OpToFold = 0;
7535           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7536             OpToFold = 1;
7537           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7538             OpToFold = 2;
7539           }
7540
7541           if (OpToFold) {
7542             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7543             Instruction *NewSel =
7544               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7545             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7546             NewSel->takeName(TVI);
7547             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7548               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7549             else {
7550               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7551             }
7552           }
7553         }
7554
7555     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7556       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7557           !isa<Constant>(TrueVal))
7558         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7559           unsigned OpToFold = 0;
7560           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7561             OpToFold = 1;
7562           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7563             OpToFold = 2;
7564           }
7565
7566           if (OpToFold) {
7567             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7568             Instruction *NewSel =
7569               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7570             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7571             NewSel->takeName(FVI);
7572             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7573               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7574             else
7575               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7576           }
7577         }
7578   }
7579
7580   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7581     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7582     SI.setOperand(1, FalseVal);
7583     SI.setOperand(2, TrueVal);
7584     return &SI;
7585   }
7586
7587   return 0;
7588 }
7589
7590 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7591 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7592 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7593 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7594 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7595                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7596   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7597     unsigned Align = GV->getAlignment();
7598     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7599       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7600
7601     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7602     // of the global.
7603     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7604       GV->setAlignment(PrefAlign);
7605       Align = PrefAlign;
7606     }
7607     return Align;
7608   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7609     unsigned Align = AI->getAlignment();
7610     if (Align == 0 && TD) {
7611       if (isa<AllocaInst>(AI))
7612         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7613       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7614         // Malloc returns maximally aligned memory.
7615         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7616         Align =
7617           std::max(Align,
7618                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7619         Align =
7620           std::max(Align,
7621                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7622       }
7623     }
7624     
7625     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7626     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7627     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7628       AI->setAlignment(PrefAlign);
7629       Align = PrefAlign;
7630     }
7631     return Align;
7632   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7633              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7634               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7635     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7636                                       TD, PrefAlign);
7637   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7638     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7639     bool AllZeroOperands = true;
7640     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7641       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7642           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7643         AllZeroOperands = false;
7644         break;
7645       }
7646
7647     if (AllZeroOperands) {
7648       // Treat this like a bitcast.
7649       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7650     }
7651
7652     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7653     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7654
7655     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7656     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7657     // least as much as its type requires.
7658     if (!TD) return 0;
7659
7660     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7661     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7662     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7663     if (Align <= BaseAlignment) {
7664       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7665       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7666       Align = std::min(Align, (unsigned)
7667                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7668       return Align;
7669     }
7670     return 0;
7671   }
7672   return 0;
7673 }
7674
7675
7676 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7677 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7678 /// the heavy lifting.
7679 ///
7680 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7681   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7682   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7683   
7684   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7685   // visitCallSite.
7686   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7687     bool Changed = false;
7688
7689     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7690     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7691       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7692
7693       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7694         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7695           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7696           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7697           // alignment is sufficient.
7698         }
7699     }
7700
7701     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7702     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7703     // into a call to memcpy.
7704     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7705       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7706         if (GVSrc->isConstant()) {
7707           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7708           const char *Name;
7709           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7710               Type::Int32Ty)
7711             Name = "llvm.memcpy.i32";
7712           else
7713             Name = "llvm.memcpy.i64";
7714           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7715                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7716           CI.setOperand(0, MemCpy);
7717           Changed = true;
7718         }
7719     }
7720
7721     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7722     // set, update the alignment.
7723     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7724       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7725       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7726       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7727       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7728         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7729         Changed = true;
7730       }
7731
7732       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7733       // load/store.
7734       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7735       if (MemOpLength) {
7736         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7737         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7738         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7739         // Destination pointer type is always i8 *
7740         // If Size is 8 then use Int64Ty
7741         // If Size is 4 then use Int32Ty
7742         // If Size is 2 then use Int16Ty
7743         // If Size is 1 then use Int8Ty
7744         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7745           NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
7746
7747         if (NewPtrTy) {
7748           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2),
7749                                         NewPtrTy, CI);
7750           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1),
7751                                          NewPtrTy, CI);
7752           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7753           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7754           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7755           Changed = true;
7756           return EraseInstFromFunction(CI);
7757         }
7758       }
7759     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7760       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7761       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7762         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7763         Changed = true;
7764       }
7765     }
7766           
7767     if (Changed) return II;
7768   } else {
7769     switch (II->getIntrinsicID()) {
7770     default: break;
7771     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7772     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7773     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7774     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7775     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7776       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7777       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7778       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7779         Value *Ptr = 
7780           InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7781                            PointerType::getUnqual(II->getType()), CI);
7782         return new LoadInst(Ptr);
7783       }
7784       break;
7785     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7786     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7787       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7788       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7789         const Type *OpPtrTy = 
7790           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
7791         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7792                                       OpPtrTy, CI);
7793         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7794       }
7795       break;
7796     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7797     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7798     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7799     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7800       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7801       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7802         const Type *OpPtrTy = 
7803           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
7804         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7805                                       OpPtrTy, CI);
7806         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7807       }
7808       break;
7809       
7810     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7811       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7812       // we can simplify the input based on that, do so now.
7813       uint64_t UndefElts;
7814       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7815                                                 UndefElts)) {
7816         II->setOperand(1, V);
7817         return II;
7818       }
7819       break;
7820     }
7821       
7822     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7823       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7824       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7825         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7826         
7827         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7828         bool AllEltsOk = true;
7829         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7830           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7831               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7832             AllEltsOk = false;
7833             break;
7834           }
7835         }
7836         
7837         if (AllEltsOk) {
7838           // Cast the input vectors to byte vectors.
7839           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7840                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7841           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7842                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7843           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7844           
7845           // Only extract each element once.
7846           Value *ExtractedElts[32];
7847           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7848           
7849           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7850             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7851               continue;
7852             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7853             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7854             
7855             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7856               Instruction *Elt = 
7857                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7858               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7859               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7860             }
7861           
7862             // Insert this value into the result vector.
7863             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7864             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7865           }
7866           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7867         }
7868       }
7869       break;
7870
7871     case Intrinsic::stackrestore: {
7872       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7873       // happen when variable allocas are DCE'd.
7874       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7875         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7876           BasicBlock::iterator BI = SS;
7877           if (&*++BI == II)
7878             return EraseInstFromFunction(CI);
7879         }
7880       }
7881       
7882       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7883       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7884       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7885       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7886         BasicBlock::iterator BI = II;
7887         bool CannotRemove = false;
7888         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7889           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7890               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7891             CannotRemove = true;
7892             break;
7893           }
7894         }
7895         if (!CannotRemove)
7896           return EraseInstFromFunction(CI);
7897       }
7898       break;
7899     }
7900     }
7901   }
7902
7903   return visitCallSite(II);
7904 }
7905
7906 // InvokeInst simplification
7907 //
7908 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7909   return visitCallSite(&II);
7910 }
7911
7912 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7913 //
7914 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7915   bool Changed = false;
7916
7917   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7918   // to the arguments of the call/invoke.
7919   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7920
7921   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7922
7923   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7924     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7925       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7926       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7927       // be unreachable, as the call is undefined.
7928       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7929                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
7930                                     OldCall);
7931       if (!OldCall->use_empty())
7932         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7933       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7934         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7935       return 0;
7936     }
7937
7938   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7939     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7940     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7941     // that we can't modify the CFG here.
7942     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7943                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
7944                   CS.getInstruction());
7945
7946     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7947       CS.getInstruction()->
7948         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7949
7950     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7951       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7952       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7953                      ConstantInt::getTrue(), II);
7954     }
7955     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7956   }
7957
7958   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
7959     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
7960       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
7961         return transformCallThroughTrampoline(CS);
7962
7963   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7964   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7965   if (FTy->isVarArg()) {
7966     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7967     // the call.
7968     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7969            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7970       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7971         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7972         // area, we can eliminate the use of the cast.
7973         Value *Op = CI->getOperand(0);
7974         if (CI->isLosslessCast()) {
7975           *I = Op;
7976           Changed = true;
7977         }
7978       }
7979   }
7980
7981   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.isNoUnwind()) {
7982     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
7983     const ParamAttrsList *PAL = CS.getParamAttrs();
7984     uint16_t RAttributes = PAL ? PAL->getParamAttrs(0) : 0;
7985     RAttributes |= ParamAttr::NoUnwind;
7986
7987     ParamAttrsVector modVec;
7988     modVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttributes));
7989     PAL = ParamAttrsList::getModified(PAL, modVec);
7990     CS.setParamAttrs(PAL);
7991     Changed = true;
7992   }
7993
7994   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7995 }
7996
7997 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7998 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7999 //
8000 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8001   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8002   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8003   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8004       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8005     return false;
8006   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8007   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8008
8009   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8010   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8011   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8012   //
8013   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8014   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8015
8016   const ParamAttrsList* CallerPAL = 0;
8017   if (CallInst *CallerCI = dyn_cast<CallInst>(Caller))
8018     CallerPAL = CallerCI->getParamAttrs();
8019   else if (InvokeInst *CallerII = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8020     CallerPAL = CallerII->getParamAttrs();
8021
8022   // If the parameter attributes are not compatible, don't do the xform.  We
8023   // don't want to lose an sret attribute or something.
8024   if (!ParamAttrsList::areCompatible(CallerPAL, Callee->getParamAttrs()))
8025     return false;
8026
8027   // Check to see if we are changing the return type...
8028   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8029     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8030         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8031         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8032           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8033       return false;   // Cannot transform this return value.
8034
8035     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8036     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8037     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8038     // the critical edge).  Bail out in this case.
8039     if (!Caller->use_empty())
8040       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8041         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8042              UI != E; ++UI)
8043           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8044             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8045                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8046               return false;
8047   }
8048
8049   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8050   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8051
8052   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8053   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8054     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8055     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8056     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8057     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
8058     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8059     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8060       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8061       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8062        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8063       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8064        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8065     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8066
8067     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
8068     // lose information, e.g. int->short.
8069     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
8070     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
8071     // requires legality checks like this be done before calling it).
8072     if (ParamTy->isInteger()) {
8073       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8074         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8075           return false;
8076       }
8077       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
8078           !isa<PointerType>(ActTy))
8079         return false;
8080     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
8081       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8082         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8083           return false;
8084       }
8085       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8086         return false;
8087     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8088       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8089         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8090           return false;
8091       }
8092       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8093         return false;
8094     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8095       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8096         return false;
8097     } else {
8098       return false;
8099     }
8100   }
8101
8102   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8103       Callee->isDeclaration())
8104     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8105
8106   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8107   // inserting cast instructions as necessary...
8108   std::vector<Value*> Args;
8109   Args.reserve(NumActualArgs);
8110
8111   AI = CS.arg_begin();
8112   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8113     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8114     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8115       Args.push_back(*AI);
8116     } else {
8117       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8118           false, ParamTy, false);
8119       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8120       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8121     }
8122   }
8123
8124   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8125   // now...
8126   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8127     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8128
8129   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8130   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8131     if (!FT->isVarArg()) {
8132       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8133            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8134     } else {
8135       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8136       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8137         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8138         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8139           // Must promote to pass through va_arg area!
8140           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8141                                                                 PTy, false);
8142           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8143           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8144           Args.push_back(Cast);
8145         } else {
8146           Args.push_back(*AI);
8147         }
8148       }
8149     }
8150
8151   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8152     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8153
8154   Instruction *NC;
8155   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8156     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8157                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8158     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8159     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8160   } else {
8161     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8162                       Caller->getName(), Caller);
8163     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8164     if (CI->isTailCall())
8165       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8166     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8167     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8168   }
8169
8170   // Insert a cast of the return type as necessary.
8171   Value *NV = NC;
8172   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8173     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8174       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8175       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8176                                                             CallerTy, false);
8177       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8178
8179       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8180       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8181       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8182         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8183         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8184         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8185       } else {
8186         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8187         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8188       }
8189       AddUsersToWorkList(*Caller);
8190     } else {
8191       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8192     }
8193   }
8194
8195   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8196     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8197   Caller->eraseFromParent();
8198   RemoveFromWorkList(Caller);
8199   return true;
8200 }
8201
8202 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8203 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8204 //
8205 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8206   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8207   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8208   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8209
8210   IntrinsicInst *Tramp =
8211     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8212
8213   Function *NestF =
8214     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8215   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8216   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8217
8218   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8219     unsigned NestIdx = 1;
8220     const Type *NestTy = 0;
8221     uint16_t NestAttr = 0;
8222
8223     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8224     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8225          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8226       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8227         // Record the parameter type and any other attributes.
8228         NestTy = *I;
8229         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8230         break;
8231       }
8232
8233     if (NestTy) {
8234       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8235       std::vector<Value*> NewArgs;
8236       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8237
8238       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8239       // mean appending it.
8240       {
8241         unsigned Idx = 1;
8242         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8243         do {
8244           if (Idx == NestIdx) {
8245             // Add the chain argument.
8246             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8247             if (NestVal->getType() != NestTy)
8248               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8249             NewArgs.push_back(NestVal);
8250           }
8251
8252           if (I == E)
8253             break;
8254
8255           // Add the original argument.
8256           NewArgs.push_back(*I);
8257
8258           ++Idx, ++I;
8259         } while (1);
8260       }
8261
8262       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8263       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8264       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8265
8266       const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8267       std::vector<const Type*> NewTypes;
8268       ParamAttrsVector NewAttrs;
8269       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8270
8271       // Add any function result attributes.
8272       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8273       if (Attr)
8274         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8275
8276       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8277       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8278       {
8279         unsigned Idx = 1;
8280         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8281           E = FTy->param_end();
8282
8283         do {
8284           if (Idx == NestIdx) {
8285             // Add the chain's type and attributes.
8286             NewTypes.push_back(NestTy);
8287             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8288           }
8289
8290           if (I == E)
8291             break;
8292
8293           // Add the original type and attributes.
8294           NewTypes.push_back(*I);
8295           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8296           if (Attr)
8297             NewAttrs.push_back
8298               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8299
8300           ++Idx, ++I;
8301         } while (1);
8302       }
8303
8304       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8305       // code sort out any function type mismatches.
8306       FunctionType *NewFTy =
8307         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8308       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8309         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8310       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8311
8312       Instruction *NewCaller;
8313       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8314         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8315                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8316                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8317                                    Caller->getName(), Caller);
8318         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8319         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8320       } else {
8321         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8322                                  Caller->getName(), Caller);
8323         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8324           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8325         cast<CallInst>(NewCaller)->
8326           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8327         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8328       }
8329       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8330         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8331       Caller->eraseFromParent();
8332       RemoveFromWorkList(Caller);
8333       return 0;
8334     }
8335   }
8336
8337   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8338   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8339   // code sort out any function type mismatches.
8340   Constant *NewCallee =
8341     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8342   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8343   return CS.getInstruction();
8344 }
8345
8346 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8347 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8348 /// and a single binop.
8349 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8350   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8351   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8352          isa<CmpInst>(FirstInst));
8353   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8354   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8355   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8356     
8357   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8358   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8359   
8360   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8361   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8362   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8363     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8364     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8365         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8366         // types or GEP's with different index types.
8367         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8368         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8369       return 0;
8370
8371     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8372     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8373       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8374           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8375         return 0;
8376     
8377     // Keep track of which operand needs a phi node.
8378     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8379     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8380   }
8381   
8382   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8383
8384   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8385   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8386   // hide them behind a phi.
8387   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8388     return 0;
8389   
8390   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8391   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8392   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8393   if (LHSVal == 0) {
8394     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8395     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8396     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8397     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8398     LHSVal = NewLHS;
8399   }
8400   
8401   if (RHSVal == 0) {
8402     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8403     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8404     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8405     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8406     RHSVal = NewRHS;
8407   }
8408   
8409   // Add all operands to the new PHIs.
8410   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8411     if (NewLHS) {
8412       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8413       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8414     }
8415     if (NewRHS) {
8416       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8417       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8418     }
8419   }
8420     
8421   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8422     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8423   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8424     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8425                            RHSVal);
8426   else {
8427     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8428     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8429   }
8430 }
8431
8432 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8433 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8434 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8435 /// block it is in.
8436 ///
8437 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8438 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8439 /// to a register.
8440 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8441   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8442   
8443   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8444     if (BBI->mayWriteToMemory())
8445       return false;
8446   
8447   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8448   // profitable to do this xform.
8449   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8450     bool isAddressTaken = false;
8451     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8452          UI != E; ++UI) {
8453       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8454       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8455         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8456         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8457       }
8458       isAddressTaken = true;
8459       break;
8460     }
8461     
8462     if (!isAddressTaken)
8463       return false;
8464   }
8465   
8466   return true;
8467 }
8468
8469
8470 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8471 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8472 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8473 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8474   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8475
8476   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8477   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8478   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8479   // code size and simplifying code.
8480   Constant *ConstantOp = 0;
8481   const Type *CastSrcTy = 0;
8482   bool isVolatile = false;
8483   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8484     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8485   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8486     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8487     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8488     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8489     if (ConstantOp == 0)
8490       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8491   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8492     isVolatile = LI->isVolatile();
8493     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8494     // load and the PHI.
8495     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8496         !isSafeToSinkLoad(LI))
8497       return 0;
8498   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8499     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8500       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8501     // Can't handle general GEPs yet.
8502     return 0;
8503   } else {
8504     return 0;  // Cannot fold this operation.
8505   }
8506
8507   // Check to see if all arguments are the same operation.
8508   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8509     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8510     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8511     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8512       return 0;
8513     if (CastSrcTy) {
8514       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8515         return 0;  // Cast operation must match.
8516     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8517       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8518       // the load and the PHI.
8519       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8520           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8521           !isSafeToSinkLoad(LI))
8522         return 0;
8523     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8524       return 0;
8525     }
8526   }
8527
8528   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8529   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8530   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8531                                PN.getName()+".in");
8532   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8533
8534   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8535   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8536
8537   // Add all operands to the new PHI.
8538   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8539     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8540     if (NewInVal != InVal)
8541       InVal = 0;
8542     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8543   }
8544
8545   Value *PhiVal;
8546   if (InVal) {
8547     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8548     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8549     PhiVal = InVal;
8550     delete NewPN;
8551   } else {
8552     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8553     PhiVal = NewPN;
8554   }
8555
8556   // Insert and return the new operation.
8557   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8558     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8559   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8560     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8561   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8562     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8563   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8564     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8565                            PhiVal, ConstantOp);
8566   else
8567     assert(0 && "Unknown operation");
8568   return 0;
8569 }
8570
8571 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8572 /// that is dead.
8573 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8574                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8575   if (PN->use_empty()) return true;
8576   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8577
8578   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8579   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8580     return true;
8581   
8582   // Don't scan crazily complex things.
8583   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8584     return false;
8585
8586   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8587     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8588
8589   return false;
8590 }
8591
8592 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8593 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8594 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8595 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8596                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8597   // See if we already saw this PHI node.
8598   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8599     return true;
8600   
8601   // Don't scan crazily complex things.
8602   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8603     return false;
8604  
8605   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8606   // the value.
8607   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8608     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8609     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8610       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8611         return false;
8612     } else if (Op != NonPhiInVal)
8613       return false;
8614   }
8615   
8616   return true;
8617 }
8618
8619
8620 // PHINode simplification
8621 //
8622 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8623   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8624   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8625   
8626   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8627     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8628
8629   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8630   // reducing code size.
8631   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8632       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8633     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8634       return Result;
8635
8636   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8637   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8638   // PHI)... break the cycle.
8639   if (PN.hasOneUse()) {
8640     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8641     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8642       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8643       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8644       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8645         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8646     }
8647    
8648     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8649     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8650     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8651     // common case here is good because the only other things that catch this
8652     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8653     // late.
8654     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8655         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8656         PHIUser->use_back() == &PN) {
8657       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8658     }
8659   }
8660
8661   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8662   // same value, for example:
8663   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8664   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8665   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8666   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8667   {
8668     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8669     // Scan for the first non-phi operand.
8670     while (InValNo != NumOperandVals && 
8671            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8672       ++InValNo;
8673
8674     if (InValNo != NumOperandVals) {
8675       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8676       
8677       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8678       // there is no need to recursively scan other phis.
8679       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8680         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8681         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8682           break;
8683       }
8684       
8685       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8686       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8687       // the value.
8688       if (InValNo == NumOperandVals) {
8689         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8690         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8691           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8692       }
8693     }
8694   }
8695   return 0;
8696 }
8697
8698 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8699                                    Instruction *InsertPoint,
8700                                    InstCombiner *IC) {
8701   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8702   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8703   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8704   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8705   // used for address computation.
8706   Instruction::CastOps opcode = 
8707      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8708       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8709   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8710 }
8711
8712
8713 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8714   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8715   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8716   // If so, eliminate the noop.
8717   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8718     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8719
8720   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8721     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8722
8723   bool HasZeroPointerIndex = false;
8724   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8725     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8726
8727   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8728     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8729
8730   // Eliminate unneeded casts for indices.
8731   bool MadeChange = false;
8732   
8733   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8734   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8735     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8736       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8737         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8738             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8739           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8740           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8741           // is a 32-bit pointer target.
8742           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8743             MadeChange = true;
8744             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8745           }
8746         }
8747       }
8748       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8749       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8750       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8751       // obvious.
8752       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8753       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8754         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8755           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8756           MadeChange = true;
8757         } else {
8758           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8759                                 GEP);
8760           GEP.setOperand(i, Op);
8761           MadeChange = true;
8762         }
8763     }
8764   }
8765   if (MadeChange) return &GEP;
8766
8767   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8768   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8769   // real input to the dest type.
8770   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8771     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8772       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8773       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8774       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8775         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8776         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8777           if (I != BCI) {
8778             I->takeName(BCI);
8779             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8780             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8781           }
8782           return &GEP;
8783         }
8784       }
8785       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8786     }
8787   }
8788   
8789   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8790   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8791   // getelementptr instructions into a single instruction.
8792   //
8793   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8794   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8795     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8796
8797   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8798     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8799     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8800     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8801     //
8802     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8803         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8804       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8805
8806     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8807
8808     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8809     bool EndsWithSequential = false;
8810     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8811            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8812       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8813
8814     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8815     if (EndsWithSequential) {
8816       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8817       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8818       //
8819       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8820       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8821         Sum = GO1;
8822       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8823         Sum = SO1;
8824       } else {
8825         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8826         // target's pointer size.
8827         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8828           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8829             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8830           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8831             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8832           } else {
8833             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
8834             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
8835               // Convert GO1 to SO1's type.
8836               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8837
8838             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
8839               // Convert SO1 to GO1's type.
8840               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8841             } else {
8842               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8843               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8844               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8845             }
8846           }
8847         }
8848         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8849           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8850         else {
8851           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8852           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8853         }
8854       }
8855
8856       // Recycle the GEP we already have if possible.
8857       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8858         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8859         GEP.setOperand(1, Sum);
8860         return &GEP;
8861       } else {
8862         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8863                        SrcGEPOperands.end()-1);
8864         Indices.push_back(Sum);
8865         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8866       }
8867     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8868                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8869                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8870       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8871       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8872                      SrcGEPOperands.end());
8873       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8874     }
8875
8876     if (!Indices.empty())
8877       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8878                                    Indices.end(), GEP.getName());
8879
8880   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8881     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8882     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8883
8884     // Scan for nonconstants...
8885     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8886     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8887     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8888       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8889
8890     if (I == E) {  // If they are all constants...
8891       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8892                                                     &Indices[0],Indices.size());
8893
8894       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8895       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8896     }
8897   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8898     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8899       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8900     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8901       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
8902       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
8903       //
8904       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8905       //
8906       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8907       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8908       if (const ArrayType *XATy =
8909           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8910         if (const ArrayType *CATy =
8911             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8912           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8913             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8914             // to an array of the same type as the destination pointer
8915             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8916             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8917             GEP.setOperand(0, X);
8918             return &GEP;
8919           }
8920     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8921       // Transform things like:
8922       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
8923       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
8924       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8925       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8926       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8927           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8928           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
8929         Value *Idx[2];
8930         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8931         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8932         Value *V = InsertNewInstBefore(
8933                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8934         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8935         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8936       }
8937       
8938       // Transform things like:
8939       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
8940       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8941       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
8942       
8943       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
8944         uint64_t ArrayEltSize =
8945             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8946         
8947         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8948         // allow either a mul, shift, or constant here.
8949         Value *NewIdx = 0;
8950         ConstantInt *Scale = 0;
8951         if (ArrayEltSize == 1) {
8952           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8953           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8954         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8955           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8956           Scale = CI;
8957         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8958           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8959               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8960             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8961             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8962             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8963             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8964           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8965                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8966             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8967             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8968           }
8969         }
8970         
8971         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8972         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
8973         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
8974         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
8975         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
8976             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8977           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8978                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8979           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8980             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8981                                                        false /*ZExt*/);
8982             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8983             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8984           }
8985
8986           // Insert the new GEP instruction.
8987           Value *Idx[2];
8988           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8989           Idx[1] = NewIdx;
8990           Instruction *NewGEP =
8991             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8992           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8993           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8994           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8995         }
8996       }
8997     }
8998   }
8999
9000   return 0;
9001 }
9002
9003 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9004   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9005   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
9006     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9007       const Type *NewTy = 
9008         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9009       AllocationInst *New = 0;
9010
9011       // Create and insert the replacement instruction...
9012       if (isa<MallocInst>(AI))
9013         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9014       else {
9015         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9016         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9017       }
9018
9019       InsertNewInstBefore(New, AI);
9020
9021       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9022       // allocas if possible...
9023       //
9024       BasicBlock::iterator It = New;
9025       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9026
9027       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9028       // insert our getelementptr instruction...
9029       //
9030       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9031       Value *Idx[2];
9032       Idx[0] = NullIdx;
9033       Idx[1] = NullIdx;
9034       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9035                                        New->getName()+".sub", It);
9036
9037       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9038       // allocation.
9039       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9040     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9041       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9042     }
9043
9044   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9045   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9046   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9047   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9048       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9049     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9050
9051   return 0;
9052 }
9053
9054 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9055   Value *Op = FI.getOperand(0);
9056
9057   // free undef -> unreachable.
9058   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9059     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9060     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9061                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9062     return EraseInstFromFunction(FI);
9063   }
9064   
9065   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9066   // when lots of inlining happens.
9067   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9068     return EraseInstFromFunction(FI);
9069   
9070   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9071   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9072     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9073     return &FI;
9074   }
9075   
9076   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9077   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9078     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9079       AddToWorkList(GEPI);
9080       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9081       return &FI;
9082     }
9083   }
9084   
9085   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9086   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9087     if (MI->hasOneUse()) {
9088       EraseInstFromFunction(FI);
9089       return EraseInstFromFunction(*MI);
9090     }
9091
9092   return 0;
9093 }
9094
9095
9096 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9097 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9098                                         const TargetData *TD) {
9099   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9100   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9101
9102   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9103     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9104     // directly if string length is small enough.
9105     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9106     if (!Str.empty()) {
9107       unsigned len = Str.length();
9108       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9109       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9110       // Replace LI with immediate integer store.
9111       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9112         APInt StrVal(numBits, 0);
9113         APInt SingleChar(numBits, 0);
9114         if (TD->isLittleEndian()) {
9115           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9116             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9117             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9118           }
9119         } else {
9120           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9121             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9122                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9123           }
9124           // Append NULL at the end.
9125           SingleChar = 0;
9126           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9127         }
9128         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9129         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9130       }
9131     }
9132   }
9133
9134   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9135   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9136     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9137
9138     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9139          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9140       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9141       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9142       // constants.
9143       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9144         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9145           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9146             Value *Idxs[2];
9147             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9148             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9149             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9150             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9151           }
9152
9153       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9154             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9155           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9156           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9157           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9158           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9159                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9160
9161         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9162         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9163         // the result of the loaded value.
9164         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9165                                                              CI->getName(),
9166                                                          LI.isVolatile()),LI);
9167         // Now cast the result of the load.
9168         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9169       }
9170     }
9171   }
9172   return 0;
9173 }
9174
9175 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9176 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9177 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9178 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9179 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9180   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9181   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9182
9183   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9184   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9185     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9186     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9187
9188   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9189   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9190   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9191   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9192   // the load entirely).
9193   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9194
9195   while (BBI != E) {
9196     --BBI;
9197
9198     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9199       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9200     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9201       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9202
9203   }
9204   return false;
9205 }
9206
9207 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9208 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9209 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9210 /// input, because we ignore GEP indices.
9211 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9212   while (1) {
9213     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9214       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9215           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9216         Ptr = CE->getOperand(0);
9217       else
9218         return Ptr;
9219     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9220       Ptr = BCI->getOperand(0);
9221     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9222       Ptr = GEP->getOperand(0);
9223     } else {
9224       return Ptr;
9225     }
9226   }
9227 }
9228
9229 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9230   Value *Op = LI.getOperand(0);
9231
9232   // Attempt to improve the alignment.
9233   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9234   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9235     LI.setAlignment(KnownAlign);
9236
9237   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9238   if (isa<CastInst>(Op))
9239     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9240       return Res;
9241
9242   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9243   if (LI.isVolatile()) return 0;
9244   
9245   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9246     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9247     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9248     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9249     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9250       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9251         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9252     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9253       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9254         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9255   }
9256
9257   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9258     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
9259       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9260       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9261       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9262       // CFG.
9263       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9264                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9265       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9266     }
9267
9268   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9269     // load null/undef -> undef
9270     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9271       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9272       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9273       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9274       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9275                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9276       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9277     }
9278
9279     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9280     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9281       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9282         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9283
9284     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9285     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9286       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9287         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9288           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9289             if (Constant *V = 
9290                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9291               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9292         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9293           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9294           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9295           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9296           // CFG.
9297           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9298                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9299           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9300         }
9301
9302       } else if (CE->isCast()) {
9303         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9304           return Res;
9305       }
9306   }
9307     
9308   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9309   // is all undef or zero, we know what it loads.
9310   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9311     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9312       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9313         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9314       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9315         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9316     }
9317   }
9318
9319   if (Op->hasOneUse()) {
9320     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9321     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9322     // exposes redundancy in the code.
9323     //
9324     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9325     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9326     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9327     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9328     // unconditionally.
9329     //
9330     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9331       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9332       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9333           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9334         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9335                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9336         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9337                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9338         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9339       }
9340
9341       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9342       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9343         if (C->isNullValue()) {
9344           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9345           return &LI;
9346         }
9347
9348       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9349       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9350         if (C->isNullValue()) {
9351           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9352           return &LI;
9353         }
9354     }
9355   }
9356   return 0;
9357 }
9358
9359 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9360 /// when possible.
9361 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9362   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9363   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9364
9365   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9366   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9367     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9368
9369     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9370       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9371       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9372       // constants.
9373       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9374         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9375           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9376             Value* Idxs[2];
9377             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9378             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9379             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9380             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9381           }
9382
9383       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9384           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9385                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9386
9387         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9388         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9389         // the store, cast the value to be stored.
9390         Value *NewCast;
9391         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9392         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9393         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9394         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9395         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9396           if (CastSrcTy->isInteger())
9397             opcode = Instruction::IntToPtr;
9398         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9399           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9400             opcode = Instruction::PtrToInt;
9401         }
9402         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9403           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9404         else
9405           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9406             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9407             SI);
9408         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9409       }
9410     }
9411   }
9412   return 0;
9413 }
9414
9415 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9416   Value *Val = SI.getOperand(0);
9417   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9418
9419   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9420     EraseInstFromFunction(SI);
9421     ++NumCombined;
9422     return 0;
9423   }
9424   
9425   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9426   // alloca dead.
9427   if (Ptr->hasOneUse()) {
9428     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9429       EraseInstFromFunction(SI);
9430       ++NumCombined;
9431       return 0;
9432     }
9433     
9434     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9435       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9436           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9437         EraseInstFromFunction(SI);
9438         ++NumCombined;
9439         return 0;
9440       }
9441   }
9442
9443   // Attempt to improve the alignment.
9444   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9445   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9446     SI.setAlignment(KnownAlign);
9447
9448   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9449   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9450   // situation often occurs with bitfield accesses.
9451   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9452   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9453        --ScanInsts) {
9454     --BBI;
9455     
9456     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9457       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9458       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9459         ++NumDeadStore;
9460         ++BBI;
9461         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9462         continue;
9463       }
9464       break;
9465     }
9466     
9467     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9468     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9469     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9470     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9471       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9472         EraseInstFromFunction(SI);
9473         ++NumCombined;
9474         return 0;
9475       }
9476       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9477       // may not be dead.
9478       break;
9479     }
9480     
9481     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9482     if (BBI->mayWriteToMemory())
9483       break;
9484   }
9485   
9486   
9487   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9488
9489   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9490   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9491     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9492       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9493       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9494         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9495       ++NumCombined;
9496     }
9497     return 0;  // Do not modify these!
9498   }
9499
9500   // store undef, Ptr -> noop
9501   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9502     EraseInstFromFunction(SI);
9503     ++NumCombined;
9504     return 0;
9505   }
9506
9507   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9508   // source instead.
9509   if (isa<CastInst>(Ptr))
9510     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9511       return Res;
9512   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9513     if (CE->isCast())
9514       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9515         return Res;
9516
9517   
9518   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9519   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9520   BBI = &SI; ++BBI;
9521   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9522     if (BI->isUnconditional())
9523       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9524         return 0;  // xform done!
9525   
9526   return 0;
9527 }
9528
9529 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9530 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9531 /// into a phi node with a store in the successor.
9532 ///
9533 /// Simplify things like:
9534 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9535 /// into a phi node with a store in the successor.
9536 ///
9537 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9538   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9539   
9540   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9541   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9542   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9543   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9544   
9545   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9546   // the other predecessor.
9547   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9548   BasicBlock *OtherBB = 0;
9549   if (*PI != StoreBB)
9550     OtherBB = *PI;
9551   ++PI;
9552   if (PI == pred_end(DestBB))
9553     return false;
9554   
9555   if (*PI != StoreBB) {
9556     if (OtherBB)
9557       return false;
9558     OtherBB = *PI;
9559   }
9560   if (++PI != pred_end(DestBB))
9561     return false;
9562   
9563   
9564   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9565   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9566   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9567   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9568     return false;
9569   
9570   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9571   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9572   StoreInst *OtherStore = 0;
9573   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9574     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9575     --BBI;
9576     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9577     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9578       return false;
9579   } else {
9580     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9581     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9582     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9583         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9584       return false;
9585     
9586     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9587     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9588     // lives in OtherBB.
9589     for (;; --BBI) {
9590       // Check to see if we find the matching store.
9591       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9592         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9593           return false;
9594         break;
9595       }
9596       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9597       // out of instructions, we can't do the xform.
9598       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9599           BBI == OtherBB->begin())
9600         return false;
9601     }
9602     
9603     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9604     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9605     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9606       // FIXME: This should really be AA driven.
9607       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9608         return false;
9609     }
9610   }
9611   
9612   // Insert a PHI node now if we need it.
9613   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9614   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9615     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9616     PN->reserveOperandSpace(2);
9617     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9618     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9619     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9620   }
9621   
9622   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9623   // insert it.
9624   BBI = DestBB->begin();
9625   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9626   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9627                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9628   
9629   // Nuke the old stores.
9630   EraseInstFromFunction(SI);
9631   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9632   ++NumCombined;
9633   return true;
9634 }
9635
9636
9637 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9638   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9639   Value *X = 0;
9640   BasicBlock *TrueDest;
9641   BasicBlock *FalseDest;
9642   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9643       !isa<Constant>(X)) {
9644     // Swap Destinations and condition...
9645     BI.setCondition(X);
9646     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9647     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9648     return &BI;
9649   }
9650
9651   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9652   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9653   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9654                              TrueDest, FalseDest)))
9655     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9656          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9657       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9658       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9659       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9660       NewSCC->takeName(I);
9661       // Swap Destinations and condition...
9662       BI.setCondition(NewSCC);
9663       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9664       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9665       RemoveFromWorkList(I);
9666       I->eraseFromParent();
9667       AddToWorkList(NewSCC);
9668       return &BI;
9669     }
9670
9671   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9672   ICmpInst::Predicate IPred;
9673   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9674                       TrueDest, FalseDest)))
9675     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9676          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9677          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9678       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9679       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9680       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9681       NewSCC->takeName(I);
9682       // Swap Destinations and condition...
9683       BI.setCondition(NewSCC);
9684       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9685       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9686       RemoveFromWorkList(I);
9687       I->eraseFromParent();;
9688       AddToWorkList(NewSCC);
9689       return &BI;
9690     }
9691
9692   return 0;
9693 }
9694
9695 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9696   Value *Cond = SI.getCondition();
9697   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9698     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9699       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9700         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9701         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9702           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9703                                                 AddRHS));
9704         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9705         AddToWorkList(I);
9706         return &SI;
9707       }
9708   }
9709   return 0;
9710 }
9711
9712 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9713 /// is to leave as a vector operation.
9714 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9715   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9716     return true;
9717   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9718     if (isConstant) return true;
9719     // If all elts are the same, we can extract.
9720     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9721     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9722       if (C->getOperand(i) != Op0)
9723         return false;
9724     return true;
9725   }
9726   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9727   if (!I) return false;
9728   
9729   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9730   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9731   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9732       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9733     return true;
9734   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9735     return true;
9736   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9737     if (BO->hasOneUse() &&
9738         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9739          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9740       return true;
9741   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9742     if (CI->hasOneUse() &&
9743         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9744          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9745       return true;
9746   
9747   return false;
9748 }
9749
9750 /// Read and decode a shufflevector mask.
9751 ///
9752 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9753 /// elements in the input.
9754 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9755   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9756   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9757     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9758   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9759     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9760
9761   std::vector<unsigned> Result;
9762   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9763   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9764     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9765       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9766     else
9767       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9768   return Result;
9769 }
9770
9771 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9772 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9773 /// extracted from the vector.
9774 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9775   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9776   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9777   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9778   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9779     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9780   
9781   if (isa<UndefValue>(V))
9782     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9783   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9784     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9785   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9786     return CP->getOperand(EltNo);
9787   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9788     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9789     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9790       return 0;
9791     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9792     
9793     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9794     // inserted value.
9795     if (EltNo == IIElt) 
9796       return III->getOperand(1);
9797     
9798     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9799     // vector input.
9800     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9801   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9802     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9803     if (InEl < Width)
9804       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9805     else if (InEl < Width*2)
9806       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9807     else
9808       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9809   }
9810   
9811   // Otherwise, we don't know.
9812   return 0;
9813 }
9814
9815 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9816
9817   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9818   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9819     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9820
9821   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9822   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9823     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9824   
9825   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9826     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9827     // with that operand
9828     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9829     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9830       if (C->getOperand(i) != op0) {
9831         op0 = 0; 
9832         break;
9833       }
9834     if (op0)
9835       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9836   }
9837   
9838   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9839   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9840   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9841     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9842     unsigned VectorWidth = 
9843       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9844       
9845     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9846     // crashing the code below.
9847     if (IndexVal >= VectorWidth)
9848       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9849     
9850     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9851     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9852     // property.
9853     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9854       uint64_t UndefElts;
9855       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9856                                                 1 << IndexVal,
9857                                                 UndefElts)) {
9858         EI.setOperand(0, V);
9859         return &EI;
9860       }
9861     }
9862     
9863     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9864       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9865     
9866     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9867     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9868     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9869     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9870       if (const VectorType *VT = 
9871               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9872         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9873           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9874             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9875     }
9876   }
9877   
9878   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9879     if (I->hasOneUse()) {
9880       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9881       // profitable to do so
9882       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9883         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9884         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9885           ExtractElementInst *newEI0 = 
9886             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9887                                    EI.getName()+".lhs");
9888           ExtractElementInst *newEI1 =
9889             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9890                                    EI.getName()+".rhs");
9891           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9892           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9893           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9894         }
9895       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9896         unsigned AS = 
9897           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
9898         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9899                                       PointerType::get(EI.getType(), AS), EI);
9900         GetElementPtrInst *GEP = 
9901           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9902         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9903         return new LoadInst(GEP);
9904       }
9905     }
9906     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9907       // Extracting the inserted element?
9908       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9909         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9910       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9911       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9912       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9913           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9914         AddUsesToWorkList(EI);
9915         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9916         return &EI;
9917       }
9918     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9919       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9920       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9921       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9922         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9923         Value *Src;
9924         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9925           Src = SVI->getOperand(0);
9926         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9927           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9928           Src = SVI->getOperand(1);
9929         } else {
9930           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9931         }
9932         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9933       }
9934     }
9935   }
9936   return 0;
9937 }
9938
9939 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9940 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9941 /// Otherwise, return false.
9942 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9943                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9944   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9945          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9946   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9947
9948   if (isa<UndefValue>(V)) {
9949     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9950     return true;
9951   } else if (V == LHS) {
9952     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9953       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9954     return true;
9955   } else if (V == RHS) {
9956     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9957       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9958     return true;
9959   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9960     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9961     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9962     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9963     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9964     
9965     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9966       return false;
9967     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9968     
9969     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9970       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9971       // transitively ok.
9972       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9973         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9974         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9975         return true;
9976       }      
9977     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9978       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9979           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9980         unsigned ExtractedIdx =
9981           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9982         
9983         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9984         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9985           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9986           // transitively ok.
9987           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9988             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9989             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9990               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9991                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9992             } else {
9993               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9994               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9995                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9996               
9997             }
9998             return true;
9999           }
10000         }
10001       }
10002     }
10003   }
10004   // TODO: Handle shufflevector here!
10005   
10006   return false;
10007 }
10008
10009 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10010 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10011 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10012 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10013                                      Value *&RHS) {
10014   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10015          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10016          "Invalid shuffle!");
10017   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10018
10019   if (isa<UndefValue>(V)) {
10020     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10021     return V;
10022   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10023     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10024     return V;
10025   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10026     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10027     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10028     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10029     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10030     
10031     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10032       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10033           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10034         unsigned ExtractedIdx =
10035           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10036         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10037         
10038         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10039         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10040         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10041           RHS = EI->getOperand(0);
10042           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10043           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10044             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10045           return V;
10046         }
10047         
10048         if (VecOp == RHS) {
10049           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10050           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10051           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10052             if (i != InsertedIdx)
10053               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10054           }
10055           return V;
10056         }
10057         
10058         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10059         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10060         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10061           return EI->getOperand(0);
10062         
10063       }
10064     }
10065   }
10066   // TODO: Handle shufflevector here!
10067   
10068   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10069   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10070     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10071   return V;
10072 }
10073
10074 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10075   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10076   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10077   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10078   
10079   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10080   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10081     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10082   
10083   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10084   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10085   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10086     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10087         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10088       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10089       unsigned ExtractedIdx =
10090         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10091       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10092       
10093       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10094         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10095       
10096       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10097         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10098       
10099       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10100       // back into the same place, just use the input vector.
10101       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10102         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10103       
10104       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10105       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10106       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10107       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10108       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10109         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10110         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10111         // Build a new shuffle mask.
10112         std::vector<Constant*> Mask;
10113         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10114           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10115         else {
10116           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10117           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10118                                                        NumVectorElts));
10119         } 
10120         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10121         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10122                                      ConstantVector::get(Mask));
10123       }
10124       
10125       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10126       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10127       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10128         std::vector<Constant*> Mask;
10129         Value *RHS = 0;
10130         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10131         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10132         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10133         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10134       }
10135     }
10136   }
10137
10138   return 0;
10139 }
10140
10141
10142 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10143   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10144   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10145   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10146
10147   bool MadeChange = false;
10148   
10149   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10150   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10151     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10152   
10153   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10154   // the undef, change them to undefs.
10155   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10156     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10157     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10158     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10159       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10160         Mask[i] = 2*e;
10161         MadeChange = true;
10162       }
10163     }
10164     
10165     if (MadeChange) {
10166       // Remap any references to RHS to use LHS.
10167       std::vector<Constant*> Elts;
10168       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10169         if (Mask[i] == 2*e)
10170           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10171         else
10172           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10173       }
10174       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10175     }
10176   }
10177   
10178   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10179   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10180   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10181     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10182       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10183       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10184     }
10185     
10186     // Remap any references to RHS to use LHS.
10187     std::vector<Constant*> Elts;
10188     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10189       if (Mask[i] >= 2*e)
10190         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10191       else {
10192         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10193             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10194           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10195         else
10196           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10197         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10198       }
10199     }
10200     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10201     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10202     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10203     LHS = SVI.getOperand(0);
10204     RHS = SVI.getOperand(1);
10205     MadeChange = true;
10206   }
10207   
10208   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10209   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10210     
10211   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10212     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10213     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10214     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10215       
10216     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10217     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10218   }
10219
10220   // Eliminate identity shuffles.
10221   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10222   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10223   
10224   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10225   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10226   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10227   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10228   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10229   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10230   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10231   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10232   // (splat(splat)) -> splat.
10233   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10234     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10235       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10236
10237       std::vector<unsigned> NewMask;
10238       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10239         if (Mask[i] >= 2*e)
10240           NewMask.push_back(2*e);
10241         else
10242           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10243       
10244       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10245       // the replacement.
10246       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10247         std::vector<Constant*> Elts;
10248         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10249           if (NewMask[i] >= e*2) {
10250             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10251           } else {
10252             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10253           }
10254         }
10255         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10256                                      LHSSVI->getOperand(1),
10257                                      ConstantVector::get(Elts));
10258       }
10259     }
10260   }
10261
10262   return MadeChange ? &SVI : 0;
10263 }
10264
10265
10266
10267
10268 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10269 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10270 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10271 /// end of its block.
10272 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10273   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10274
10275   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10276   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10277
10278   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10279   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10280         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10281     return false;
10282
10283   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10284   // the end of block that could change the value.
10285   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10286     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10287          Scan != E; ++Scan)
10288       if (Scan->mayWriteToMemory())
10289         return false;
10290   }
10291
10292   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10293   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10294
10295   I->moveBefore(InsertPos);
10296   ++NumSunkInst;
10297   return true;
10298 }
10299
10300
10301 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10302 /// all reachable code to the worklist.
10303 ///
10304 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10305 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10306 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10307 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10308 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10309 ///
10310 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10311                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10312                                        InstCombiner &IC,
10313                                        const TargetData *TD) {
10314   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10315   Worklist.push_back(BB);
10316
10317   while (!Worklist.empty()) {
10318     BB = Worklist.back();
10319     Worklist.pop_back();
10320     
10321     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10322     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10323     
10324     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10325       Instruction *Inst = BBI++;
10326       
10327       // DCE instruction if trivially dead.
10328       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10329         ++NumDeadInst;
10330         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10331         Inst->eraseFromParent();
10332         continue;
10333       }
10334       
10335       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10336       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10337         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10338         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10339         ++NumConstProp;
10340         Inst->eraseFromParent();
10341         continue;
10342       }
10343      
10344       IC.AddToWorkList(Inst);
10345     }
10346
10347     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10348     // constant, only visit the reachable successor.
10349     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10350     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10351       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10352         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10353         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10354         continue;
10355       }
10356     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10357       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10358         // See if this is an explicit destination.
10359         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10360           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10361             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10362             continue;
10363           }
10364         
10365         // Otherwise it is the default destination.
10366         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10367         continue;
10368       }
10369     }
10370     
10371     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10372       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10373   }
10374 }
10375
10376 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10377   bool Changed = false;
10378   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10379   
10380   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10381              << F.getNameStr() << "\n");
10382
10383   {
10384     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10385     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10386     // track of which blocks we visit.
10387     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10388     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10389
10390     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10391     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10392     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10393     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10394       if (!Visited.count(BB)) {
10395         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10396         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10397           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10398
10399           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10400           ++NumDeadInst;
10401
10402           if (!I->use_empty())
10403             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10404           I->eraseFromParent();
10405         }
10406       }
10407   }
10408
10409   while (!Worklist.empty()) {
10410     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10411     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10412
10413     // Check to see if we can DCE the instruction.
10414     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10415       // Add operands to the worklist.
10416       if (I->getNumOperands() < 4)
10417         AddUsesToWorkList(*I);
10418       ++NumDeadInst;
10419
10420       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10421
10422       I->eraseFromParent();
10423       RemoveFromWorkList(I);
10424       continue;
10425     }
10426
10427     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10428     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10429       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10430
10431       // Add operands to the worklist.
10432       AddUsesToWorkList(*I);
10433       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10434
10435       ++NumConstProp;
10436       I->eraseFromParent();
10437       RemoveFromWorkList(I);
10438       continue;
10439     }
10440
10441     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10442     if (I->hasOneUse()) {
10443       BasicBlock *BB = I->getParent();
10444       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10445       if (UserParent != BB) {
10446         bool UserIsSuccessor = false;
10447         // See if the user is one of our successors.
10448         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10449           if (*SI == UserParent) {
10450             UserIsSuccessor = true;
10451             break;
10452           }
10453
10454         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10455         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10456         // otherwise), we can keep going.
10457         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10458             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10459           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10460           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10461       }
10462     }
10463
10464     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10465 #ifndef NDEBUG
10466     std::string OrigI;
10467 #endif
10468     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10469     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10470       ++NumCombined;
10471       // Should we replace the old instruction with a new one?
10472       if (Result != I) {
10473         DOUT << "IC: Old = " << *I
10474              << "    New = " << *Result;
10475
10476         // Everything uses the new instruction now.
10477         I->replaceAllUsesWith(Result);
10478
10479         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10480         AddToWorkList(Result);
10481         AddUsersToWorkList(*Result);
10482
10483         // Move the name to the new instruction first.
10484         Result->takeName(I);
10485
10486         // Insert the new instruction into the basic block...
10487         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10488         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10489
10490         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10491           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10492             ++InsertPos;
10493
10494         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10495
10496         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10497         // use counts.
10498         AddUsesToWorkList(*I);
10499
10500         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10501         // we do not process an instruction that has been deleted.
10502         RemoveFromWorkList(I);
10503
10504         // Erase the old instruction.
10505         InstParent->getInstList().erase(I);
10506       } else {
10507 #ifndef NDEBUG
10508         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10509              << "    New = " << *I;
10510 #endif
10511
10512         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10513         // if so, remove it.
10514         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10515           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10516           // use counts.
10517           AddUsesToWorkList(*I);
10518
10519           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10520           // occurrences of this instruction.
10521           RemoveFromWorkList(I);
10522           I->eraseFromParent();
10523         } else {
10524           AddToWorkList(I);
10525           AddUsersToWorkList(*I);
10526         }
10527       }
10528       Changed = true;
10529     }
10530   }
10531
10532   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10533     
10534   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10535   WorklistMap.clear();
10536   return Changed;
10537 }
10538
10539
10540 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10541   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10542   
10543   bool EverMadeChange = false;
10544
10545   // Iterate while there is work to do.
10546   unsigned Iteration = 0;
10547   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10548     EverMadeChange = true;
10549   return EverMadeChange;
10550 }
10551
10552 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10553   return new InstCombiner();
10554 }
10555