lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %X, 2
  19 //
  20 // This is a simple worklist driven algorithm.
  21 //
  22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
  23 // the program:
  24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
  26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
  27 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... etc.
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  39 #include "llvm/Pass.h"
  40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 #include <iostream>
  56 using namespace llvm;
  57 using namespace llvm::PatternMatch;
  58
  59 namespace {
  60   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  61   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  62   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  63   Statistic<> NumDeadStore("instcombine", "Number of dead stores eliminated");
  64   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  65
  66   class InstCombiner : public FunctionPass,
  67                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  68     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  69     std::vector<Instruction*> WorkList;
  70     TargetData *TD;
  71
  72     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  73     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  74     /// now.
  75     ///
  76     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
  77       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  78            UI != UE; ++UI)
  79         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  80     }
  81
  82     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  83     /// the work lists because they might get more simplified now.
  84     ///
  85     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  86       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  87         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  88           WorkList.push_back(Op);
  89     }
  90
  91     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  92     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  93   public:
  94     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  95
  96     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  97       AU.addRequired<TargetData>();
  98       AU.setPreservesCFG();
  99     }
 100
 101     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 102
 103     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 104     // instruction types.  The semantics are as follows:
 105     // Return Value:
 106     //    null        - No change was made
 107     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 108     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 109     //
 110     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 117     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 118     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 119     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 120
 121     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 122                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 123     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 124     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
 125                                      ShiftInst &I);
 126     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 127     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 128                                 Instruction *FI);
 129     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 130     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 131     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 132     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 133     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 134     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 135     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 136     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 137     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 138     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 139     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 140     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
 141
 142     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 143     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 144
 145   private:
 146     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 147     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 148
 149   public:
 150     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 151     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 152     //
 153     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 154       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 155              "New instruction already inserted into a basic block!");
 156       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 157       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 158       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 159       return New;
 160     }
 161
 162     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 163     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 164     /// cast.
 165     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 166       if (V->getType() == Ty) return V;
 167
 168       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 169       WorkList.push_back(C);
 170       return C;
 171     }
 172
 173     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 174     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 175     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 176     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 177     // modified.
 178     //
 179     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 180       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 181       if (&I != V) {
 182         I.replaceAllUsesWith(V);
 183         return &I;
 184       } else {
 185         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 186         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 187         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 188         return &I;
 189       }
 190     }
 191
 192     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
 193     // found to be replacable with another preexisting expression or was
 194     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
 195     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
 196     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
 197     //
 198     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
 199       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
 200       if (Old != New)
 201         Old->replaceAllUsesWith(New);
 202       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
 203         WorkList.push_back(I);
 204       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
 205         WorkList.push_back(I);
 206       return true;
 207     }
 208
 209     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 210     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 211     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 212     // this function.
 213     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 214       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 215       AddUsesToWorkList(I);
 216       removeFromWorkList(&I);
 217       I.eraseFromParent();
 218       return 0;  // Don't do anything with FI
 219     }
 220
 221   private:
 222     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 223     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 224     /// casts that are known to not do anything...
 225     ///
 226     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 227                                    Instruction *InsertBefore);
 228
 229     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 230     // operators.
 231     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 232
 233     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask,
 234                               uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
 235                               unsigned Depth = 0);
 236
 237     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 238     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 239     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 240     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 241
 242     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 243     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 244     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 245     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 246
 247     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 248                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 249
 250     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
 251                               bool isSub, Instruction &I);
 252     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 253                                  bool Inside, Instruction &IB);
 254     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
 255   };
 256
 257   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 258 }
 259
 260 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 261 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 262 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 263   if (isa<Instruction>(V)) {
 264     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 265       return 3;
 266     return 4;
 267   }
 268   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 269   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 270 }
 271
 272 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 273 // it.
 274 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 275   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 276 }
 277
 278 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 279 // though a va_arg area...
 280 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 281   switch (Ty->getTypeID()) {
 282   case Type::SByteTyID:
 283   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 284   case Type::UByteTyID:
 285   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 286   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 287   default:               return Ty;
 288   }
 289 }
 290
 291 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 292 /// return the operand value, otherwise return null.
 293 static Value *isCast(Value *V) {
 294   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 295     return I->getOperand(0);
 296   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 297     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 298       return CE->getOperand(0);
 299   return 0;
 300 }
 301
 302 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 303 // operators:
 304 //
 305 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 306 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 307 //     binary operators.
 308 //
 309 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 310 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 311 //
 312 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 313   bool Changed = false;
 314   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 315     Changed = !I.swapOperands();
 316
 317   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 318   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 319   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 320     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 321       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 322         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 323                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 324                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 325         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 326         I.setOperand(1, Folded);
 327         return true;
 328       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 329         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 330             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 331           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 332           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 333
 334           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 335           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 336           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 337                                                     Op1->getOperand(0),
 338                                                     Op1->getName(), &I);
 339           WorkList.push_back(New);
 340           I.setOperand(0, New);
 341           I.setOperand(1, Folded);
 342           return true;
 343         }
 344     }
 345   return Changed;
 346 }
 347
 348 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 349 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 350 //
 351 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 352   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 353     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 354
 355   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 356   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 357     return ConstantExpr::getNeg(C);
 358   return 0;
 359 }
 360
 361 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 362   if (BinaryOperator::isNot(V))
 363     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 364
 365   // Constants can be considered to be not'ed values...
 366   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 367     return ConstantExpr::getNot(C);
 368   return 0;
 369 }
 370
 371 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 372 // other computations (because it has a constant operand), return the
 373 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 374 // Otherwise, return null.
 375 //
 376 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 377   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 378     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 379       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 380         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 381           return I->getOperand(0);
 382       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 383         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 384           // The multiplier is really 1 << CST.
 385           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 386           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 387           return I->getOperand(0);
 388         }
 389     }
 390   return 0;
 391 }
 392
 393 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 394 /// expression, return it.
 395 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 396   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 397   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 398     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 399       return cast<User>(V);
 400   return false;
 401 }
 402
 403 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 404 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 405   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 406                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 407 }
 408 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 409   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 410                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 411 }
 412
 413 /// GetConstantInType - Return a ConstantInt with the specified type and value.
 414 ///
 415 static ConstantIntegral *GetConstantInType(const Type *Ty, uint64_t Val) {
 416   if (Ty->isUnsigned())
 417     return ConstantUInt::get(Ty, Val);
 418   else if (Ty->getTypeID() == Type::BoolTyID)
 419     return ConstantBool::get(Val);
 420   int64_t SVal = Val;
 421   SVal <<= 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 422   SVal >>= 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 423   return ConstantSInt::get(Ty, SVal);
 424 }
 425
 426
 427 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
 428 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
 429 /// bitsets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
 430 /// processing.
 431 static void ComputeMaskedBits(Value *V, uint64_t Mask, uint64_t &KnownZero,
 432                               uint64_t &KnownOne, unsigned Depth = 0) {
 433   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
 434   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
 435   // it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
 436   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
 437   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
 438   // this won't lose us code quality.
 439   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V)) {
 440     // We know all of the bits for a constant!
 441     KnownOne = CI->getZExtValue() & Mask;
 442     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
 443     return;
 444   }
 445
 446   KnownZero = KnownOne = 0;   // Don't know anything.
 447   if (Depth == 6 || Mask == 0)
 448     return;  // Limit search depth.
 449
 450   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
 451   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 452   if (!I) return;
 453
 454   switch (I->getOpcode()) {
 455   case Instruction::And:
 456     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 457     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 458     Mask &= ~KnownZero;
 459     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 460     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 461     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 462
 463     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 464     KnownOne &= KnownOne2;
 465     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 466     KnownZero |= KnownZero2;
 467     return;
 468   case Instruction::Or:
 469     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 470     Mask &= ~KnownOne;
 471     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 472     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 473     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 474
 475     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 476     KnownZero &= KnownZero2;
 477     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 478     KnownOne |= KnownOne2;
 479     return;
 480   case Instruction::Xor: {
 481     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 482     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 483     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 484     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 485
 486     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 487     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
 488     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 489     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
 490     KnownZero = KnownZeroOut;
 491     return;
 492   }
 493   case Instruction::Select:
 494     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 495     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 496     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 497     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 498
 499     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 500     KnownOne &= KnownOne2;
 501     KnownZero &= KnownZero2;
 502     return;
 503   case Instruction::Cast: {
 504     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 505     if (!SrcTy->isIntegral()) return;
 506
 507     // If this is an integer truncate or noop, just look in the input.
 508     if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
 509            I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 510       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 511       return;
 512     }
 513
 514     // Sign or Zero extension.  Compute the bits in the result that are not
 515     // present in the input.
 516     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getIntegralTypeMask();
 517     uint64_t NewBits = I->getType()->getIntegralTypeMask() & NotIn;
 518
 519     // Handle zero extension.
 520     if (!SrcTy->isSigned()) {
 521       Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 522       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 523       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 524       // The top bits are known to be zero.
 525       KnownZero |= NewBits;
 526     } else {
 527       // Sign extension.
 528       Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 529       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 530       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 531
 532       // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 533       // top bits of the result.
 534       uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 535       if (KnownZero & InSignBit) {          // Input sign bit known zero
 536         KnownZero |= NewBits;
 537         KnownOne &= ~NewBits;
 538       } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
 539         KnownOne |= NewBits;
 540         KnownZero &= ~NewBits;
 541       } else {                              // Input sign bit unknown
 542         KnownZero &= ~NewBits;
 543         KnownOne &= ~NewBits;
 544       }
 545     }
 546     return;
 547   }
 548   case Instruction::Shl:
 549     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
 550     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 551       Mask >>= SA->getValue();
 552       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 553       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 554       KnownZero <<= SA->getValue();
 555       KnownOne  <<= SA->getValue();
 556       KnownZero |= (1ULL << SA->getValue())-1;  // low bits known zero.
 557       return;
 558     }
 559     break;
 560   case Instruction::Shr:
 561     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
 562     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 563       // Compute the new bits that are at the top now.
 564       uint64_t HighBits = (1ULL << SA->getValue())-1;
 565       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-SA->getValue();
 566
 567       if (I->getType()->isUnsigned()) {   // Unsigned shift right.
 568         Mask <<= SA->getValue();
 569         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
 570         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
 571         KnownZero >>= SA->getValue();
 572         KnownOne  >>= SA->getValue();
 573         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 574       } else {
 575         Mask <<= SA->getValue();
 576         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
 577         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
 578         KnownZero >>= SA->getValue();
 579         KnownOne  >>= SA->getValue();
 580
 581         // Handle the sign bits.
 582         uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 583         SignBit >>= SA->getValue();  // Adjust to where it is now in the mask.
 584
 585         if (KnownZero & SignBit) {       // New bits are known zero.
 586           KnownZero |= HighBits;
 587         } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
 588           KnownOne |= HighBits;
 589         }
 590       }
 591       return;
 592     }
 593     break;
 594   }
 595 }
 596
 597 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
 598 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
 599 /// for bits that V cannot have.
 600 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0) {
 601   uint64_t KnownZero, KnownOne;
 602   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 603   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 604   return (KnownZero & Mask) == Mask;
 605 }
 606
 607 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the
 608 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
 609 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
 610 /// constant and return true.
 611 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo,
 612                                    uint64_t Demanded) {
 613   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
 614   if (!OpC) return false;
 615
 616   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
 617   if ((~Demanded & OpC->getZExtValue()) == 0)
 618     return false;
 619
 620   // This is producing any bits that are not needed, shrink the RHS.
 621   uint64_t Val = Demanded & OpC->getZExtValue();
 622   I->setOperand(OpNo, GetConstantInType(OpC->getType(), Val));
 623   return true;
 624 }
 625
 626 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
 627 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 628 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 629 // min/max.
 630 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
 631                                                    uint64_t KnownZero,
 632                                                    uint64_t KnownOne,
 633                                                    int64_t &Min, int64_t &Max) {
 634   uint64_t TypeBits = Ty->getIntegralTypeMask();
 635   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
 636
 637   uint64_t SignBit = 1ULL << (Ty->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 638
 639   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
 640   // bit if it is unknown.
 641   Min = KnownOne;
 642   Max = KnownOne|UnknownBits;
 643
 644   if (SignBit & UnknownBits) { // Sign bit is unknown
 645     Min |= SignBit;
 646     Max &= ~SignBit;
 647   }
 648
 649   // Sign extend the min/max values.
 650   int ShAmt = 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 651   Min = (Min << ShAmt) >> ShAmt;
 652   Max = (Max << ShAmt) >> ShAmt;
 653 }
 654
 655 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
 656 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 657 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 658 // min/max.
 659 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
 660                                                      uint64_t KnownZero,
 661                                                      uint64_t KnownOne,
 662                                                      uint64_t &Min,
 663                                                      uint64_t &Max) {
 664   uint64_t TypeBits = Ty->getIntegralTypeMask();
 665   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
 666
 667   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
 668   Min = KnownOne;
 669   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
 670   Max = KnownOne|UnknownBits;
 671 }
 672
 673
 674 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the
 675 /// DemandedMask bits of the result of V are ever used downstream.  If we can
 676 /// use this information to simplify V, do so and return true.  Otherwise,
 677 /// analyze the expression and return a mask of KnownOne and KnownZero bits for
 678 /// the expression (used to simplify the caller).  The KnownZero/One bits may
 679 /// only be accurate for those bits in the DemandedMask.
 680 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t DemandedMask,
 681                                         uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
 682                                         unsigned Depth) {
 683   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V)) {
 684     // We know all of the bits for a constant!
 685     KnownOne = CI->getZExtValue() & DemandedMask;
 686     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 687     return false;
 688   }
 689
 690   KnownZero = KnownOne = 0;
 691   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
 692     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
 693       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 694       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 695       return false;
 696     }
 697     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 698     // just set the DemandedMask to all bits.
 699     DemandedMask = V->getType()->getIntegralTypeMask();
 700   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 701     if (V != UndefValue::get(V->getType()))
 702       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(V->getType()));
 703     return false;
 704   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
 705     return false;
 706   }
 707
 708   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 709   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
 710
 711   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
 712   switch (I->getOpcode()) {
 713   default: break;
 714   case Instruction::And:
 715     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 716     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 717                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 718       return true;
 719     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 720
 721     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
 722     // LHS.
 723     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownZero,
 724                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 725       return true;
 726     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 727
 728     // If all of the demanded bits are known one on one side, return the other.
 729     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 730     if ((DemandedMask & ~KnownZero2 & KnownOne) == (DemandedMask & ~KnownZero2))
 731       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 732     if ((DemandedMask & ~KnownZero & KnownOne2) == (DemandedMask & ~KnownZero))
 733       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 734
 735     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 736     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownZero2)) == DemandedMask)
 737       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(I->getType()));
 738
 739     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 740     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~KnownZero2))
 741       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 742
 743     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 744     KnownOne &= KnownOne2;
 745     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 746     KnownZero |= KnownZero2;
 747     break;
 748   case Instruction::Or:
 749     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 750                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 751       return true;
 752     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 753     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownOne,
 754                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 755       return true;
 756     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 757
 758     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 759     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 760     if ((DemandedMask & ~KnownOne2 & KnownZero) == (DemandedMask & ~KnownOne2))
 761       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 762     if ((DemandedMask & ~KnownOne & KnownZero2) == (DemandedMask & ~KnownOne))
 763       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 764
 765     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 766     // the other side, just use the 'other' side.
 767     if ((DemandedMask & (~KnownZero) & KnownOne2) ==
 768         (DemandedMask & (~KnownZero)))
 769       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 770     if ((DemandedMask & (~KnownZero2) & KnownOne) ==
 771         (DemandedMask & (~KnownZero2)))
 772       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 773
 774     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 775     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 776       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 777
 778     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 779     KnownZero &= KnownZero2;
 780     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 781     KnownOne |= KnownOne2;
 782     break;
 783   case Instruction::Xor: {
 784     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 785                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 786       return true;
 787     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 788     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
 789                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 790       return true;
 791     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 792
 793     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 794     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 795     if ((DemandedMask & KnownZero) == DemandedMask)
 796       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 797     if ((DemandedMask & KnownZero2) == DemandedMask)
 798       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 799
 800     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 801     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
 802     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 803     uint64_t KnownOneOut = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
 804
 805     // If all of the unknown bits are known to be zero on one side or the other
 806     // (but not both) turn this into an *inclusive* or.
 807     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 808     if (uint64_t UnknownBits = DemandedMask & ~(KnownZeroOut|KnownOneOut)) {
 809       if ((UnknownBits & (KnownZero|KnownZero2)) == UnknownBits) {
 810         Instruction *Or =
 811           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 812                                    I->getName());
 813         InsertNewInstBefore(Or, *I);
 814         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
 815       }
 816     }
 817
 818     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 819     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 820     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 821     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 822     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask) { // all known
 823       if ((KnownOne & KnownOne2) == KnownOne) {
 824         Constant *AndC = GetConstantInType(I->getType(),
 825                                            ~KnownOne & DemandedMask);
 826         Instruction *And =
 827           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
 828         InsertNewInstBefore(And, *I);
 829         return UpdateValueUsesWith(I, And);
 830       }
 831     }
 832
 833     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 834     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 835     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 836       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 837
 838     KnownZero = KnownZeroOut;
 839     KnownOne  = KnownOneOut;
 840     break;
 841   }
 842   case Instruction::Select:
 843     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
 844                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 845       return true;
 846     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 847                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 848       return true;
 849     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 850     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 851
 852     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 853     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 854       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 855     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 856       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 857
 858     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 859     KnownOne &= KnownOne2;
 860     KnownZero &= KnownZero2;
 861     break;
 862   case Instruction::Cast: {
 863     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 864     if (!SrcTy->isIntegral()) return false;
 865
 866     // If this is an integer truncate or noop, just look in the input.
 867     if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
 868         I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 869       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
 870                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 871         return true;
 872       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 873       break;
 874     }
 875
 876     // Sign or Zero extension.  Compute the bits in the result that are not
 877     // present in the input.
 878     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getIntegralTypeMask();
 879     uint64_t NewBits = I->getType()->getIntegralTypeMask() & NotIn;
 880
 881     // Handle zero extension.
 882     if (!SrcTy->isSigned()) {
 883       DemandedMask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 884       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
 885                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 886         return true;
 887       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 888       // The top bits are known to be zero.
 889       KnownZero |= NewBits;
 890     } else {
 891       // Sign extension.
 892       uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 893       int64_t InputDemandedBits = DemandedMask & SrcTy->getIntegralTypeMask();
 894
 895       // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 896       // bit is demanded.
 897       if (NewBits & DemandedMask)
 898         InputDemandedBits |= InSignBit;
 899
 900       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
 901                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 902         return true;
 903       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 904
 905       // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 906       // top bits of the result.
 907
 908       // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 909       // convert this into a zero extension.
 910       if ((KnownZero & InSignBit) || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 911         // Convert to unsigned first.
 912         Instruction *NewVal;
 913         NewVal = new CastInst(I->getOperand(0), SrcTy->getUnsignedVersion(),
 914                               I->getOperand(0)->getName());
 915         InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 916         // Then cast that to the destination type.
 917         NewVal = new CastInst(NewVal, I->getType(), I->getName());
 918         InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 919         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
 920       } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
 921         KnownOne |= NewBits;
 922         KnownZero &= ~NewBits;
 923       } else {                              // Input sign bit unknown
 924         KnownZero &= ~NewBits;
 925         KnownOne &= ~NewBits;
 926       }
 927     }
 928     break;
 929   }
 930   case Instruction::Shl:
 931     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 932       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask >> SA->getValue(),
 933                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 934         return true;
 935       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 936       KnownZero <<= SA->getValue();
 937       KnownOne  <<= SA->getValue();
 938       KnownZero |= (1ULL << SA->getValue())-1;  // low bits known zero.
 939     }
 940     break;
 941   case Instruction::Shr:
 942     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 943       unsigned ShAmt = SA->getValue();
 944
 945       // Compute the new bits that are at the top now.
 946       uint64_t HighBits = (1ULL << ShAmt)-1;
 947       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShAmt;
 948       uint64_t TypeMask = I->getType()->getIntegralTypeMask();
 949       if (I->getType()->isUnsigned()) {   // Unsigned shift right.
 950         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
 951                                  (DemandedMask << ShAmt) & TypeMask,
 952                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 953           return true;
 954         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 955         KnownZero &= TypeMask;
 956         KnownOne  &= TypeMask;
 957         KnownZero >>= ShAmt;
 958         KnownOne  >>= ShAmt;
 959         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 960       } else {                            // Signed shift right.
 961         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
 962                                  (DemandedMask << ShAmt) & TypeMask,
 963                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 964           return true;
 965         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 966         KnownZero &= TypeMask;
 967         KnownOne  &= TypeMask;
 968         KnownZero >>= SA->getValue();
 969         KnownOne  >>= SA->getValue();
 970
 971         // Handle the sign bits.
 972         uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 973         SignBit >>= SA->getValue();  // Adjust to where it is now in the mask.
 974
 975         // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 976         // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 977         if ((KnownZero & SignBit) || (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 978           // Convert the input to unsigned.
 979           Instruction *NewVal;
 980           NewVal = new CastInst(I->getOperand(0),
 981                                 I->getType()->getUnsignedVersion(),
 982                                 I->getOperand(0)->getName());
 983           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 984           // Perform the unsigned shift right.
 985           NewVal = new ShiftInst(Instruction::Shr, NewVal, SA, I->getName());
 986           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 987           // Then cast that to the destination type.
 988           NewVal = new CastInst(NewVal, I->getType(), I->getName());
 989           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 990           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
 991         } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
 992           KnownOne |= HighBits;
 993         }
 994       }
 995     }
 996     break;
 997   }
 998
 999   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1000   // constant.
1001   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
1002     return UpdateValueUsesWith(I, GetConstantInType(I->getType(), KnownOne));
1003   return false;
1004 }
1005
1006 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
1007 // true when both operands are equal...
1008 //
1009 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
1010   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1011          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1012          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
1013 }
1014
1015 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1016 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1017 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1018 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1019 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1020 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1021 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1022 ///
1023 template<typename Functor>
1024 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1025   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1026   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1027
1028   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1029   if (F.shouldApply(LHS))
1030     return F.apply(Root);
1031
1032   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1033   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1034   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1035     // Should we apply this transform to the RHS?
1036     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1037
1038     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1039     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1040       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1041       ShouldApply = true;
1042     }
1043
1044     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1045     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1046     if (ShouldApply) {
1047       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1048
1049       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1050       // and perform the reassociation.
1051       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1052
1053       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1054       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1055
1056       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1057       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1058       if (&Root == TmpLHSI) {
1059         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1060         return 0;
1061       }
1062       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1063       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1064       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1065       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1066       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1067       ARI = Root;
1068
1069       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1070       // get to LHSI.
1071       while (TmpLHSI != LHSI) {
1072         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1073         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1074         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1075         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1076         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1077         ARI = NextLHSI;
1078
1079         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1080         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1081         TmpLHSI = NextLHSI;
1082         ExtraOperand = NextOp;
1083       }
1084
1085       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1086       // the transformation...
1087       return F.apply(Root);
1088     }
1089
1090     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1091   }
1092   return 0;
1093 }
1094
1095
1096 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1097 struct AddRHS {
1098   Value *RHS;
1099   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1100   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1101   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1102     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
1103                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
1104   }
1105 };
1106
1107 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1108 //                 iff C1&C2 == 0
1109 struct AddMaskingAnd {
1110   Constant *C2;
1111   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1112   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1113     ConstantInt *C1;
1114     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1115            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1116   }
1117   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1118     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1119   }
1120 };
1121
1122 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1123                                              InstCombiner *IC) {
1124   if (isa<CastInst>(I)) {
1125     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1126       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
1127
1128     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
1129                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
1130   }
1131
1132   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1133   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1134   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1135
1136   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1137     if (ConstIsRHS)
1138       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1139     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1140   }
1141
1142   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1143   if (!ConstIsRHS)
1144     std::swap(Op0, Op1);
1145   Instruction *New;
1146   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1147     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1148   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
1149     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
1150   else {
1151     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1152     abort();
1153   }
1154   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1155 }
1156
1157 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1158 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1159 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1160 // not have a second operand.
1161 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1162                                      InstCombiner *IC) {
1163   // Don't modify shared select instructions
1164   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1165   Value *TV = SI->getOperand(1);
1166   Value *FV = SI->getOperand(2);
1167
1168   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1169     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1170     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
1171
1172     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1173     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1174
1175     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1176                           SelectFalseVal);
1177   }
1178   return 0;
1179 }
1180
1181
1182 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1183 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1184 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1185 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1186   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1187   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1188   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
1189       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
1190
1191   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
1192   // cannot do the transformation.
1193   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
1194     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
1195       return 0;
1196
1197   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1198   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
1199   I.setName("");
1200   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1201   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1202
1203   // Next, add all of the operands to the PHI.
1204   if (I.getNumOperands() == 2) {
1205     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1206     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1207       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
1208       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
1209                          PN->getIncomingBlock(i));
1210     }
1211   } else {
1212     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
1213     const Type *RetTy = I.getType();
1214     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1215       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
1216       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
1217                          PN->getIncomingBlock(i));
1218     }
1219   }
1220   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1221 }
1222
1223 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1224   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1225   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1226
1227   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1228     // X + undef -> undef
1229     if (isa<UndefValue>(RHS))
1230       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1231
1232     // X + 0 --> X
1233     if (!I.getType()->isFloatingPoint()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1234       if (RHSC->isNullValue())
1235         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1236     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1237       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1238         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1239     }
1240
1241     // X + (signbit) --> X ^ signbit
1242     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1243       uint64_t Val = CI->getZExtValue();
1244       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
1245         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1246     }
1247
1248     if (isa<PHINode>(LHS))
1249       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1250         return NV;
1251
1252     ConstantInt *XorRHS = 0;
1253     Value *XorLHS = 0;
1254     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1255       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1256       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
1257       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
1258
1259       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
1260       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
1261       unsigned Size = 32;
1262       do {
1263         if (TySizeBits > Size) {
1264           bool Found = false;
1265           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1266           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1267           if (RHSSExt == CFF80Val) {
1268             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
1269               Found = true;
1270           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
1271             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
1272               Found = true;
1273           }
1274           if (Found) {
1275             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1276             uint64_t Mask = ~0ULL;
1277             Mask <<= 64-(TySizeBits-Size);
1278             Mask &= XorLHS->getType()->getIntegralTypeMask();
1279             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
1280               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1281             goto FoundSExt;
1282           }
1283         }
1284         Size >>= 1;
1285         C0080Val >>= Size;
1286         CFF80Val >>= Size;
1287       } while (Size >= 8);
1288
1289 FoundSExt:
1290       const Type *MiddleType = 0;
1291       switch (Size) {
1292       default: break;
1293       case 32: MiddleType = Type::IntTy; break;
1294       case 16: MiddleType = Type::ShortTy; break;
1295       case 8:  MiddleType = Type::SByteTy; break;
1296       }
1297       if (MiddleType) {
1298         Instruction *NewTrunc = new CastInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1299         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1300         return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
1301       }
1302     }
1303   }
1304
1305   // X + X --> X << 1
1306   if (I.getType()->isInteger()) {
1307     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
1308
1309     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
1310       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1311         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
1312           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
1313     }
1314     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
1315       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1316         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
1317           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
1318     }
1319   }
1320
1321   // -A + B  -->  B - A
1322   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
1323     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
1324
1325   // A + -B  -->  A - B
1326   if (!isa<Constant>(RHS))
1327     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1328       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
1329
1330
1331   ConstantInt *C2;
1332   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
1333     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
1334       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
1335
1336     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
1337     ConstantInt *C1;
1338     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
1339       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
1340   }
1341
1342   // X + X*C --> X * (C+1)
1343   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
1344     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
1345
1346
1347   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1348   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
1349     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
1350
1351   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1352     Value *X = 0;
1353     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
1354       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1355       return BinaryOperator::createSub(C, X);
1356     }
1357
1358     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1359     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
1360       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
1361       if (Anded == CRHS) {
1362         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1363         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1364         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
1365
1366         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1367         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
1368         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getIntegralTypeMask();
1369
1370         // See if the and mask includes all of these bits.
1371         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
1372
1373         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1374           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1375           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
1376                                                             LHS->getName()), I);
1377           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
1378         }
1379       }
1380     }
1381
1382     // Try to fold constant add into select arguments.
1383     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
1384       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1385         return R;
1386   }
1387
1388   return Changed ? &I : 0;
1389 }
1390
1391 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
1392 // highest order bit set.
1393 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
1394   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1395   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
1396 }
1397
1398 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
1399 ///
1400 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
1401   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
1402     const Type *CTy = CI->getType();
1403     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
1404     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
1405       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
1406         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1407     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
1408       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1409   }
1410   return V;
1411 }
1412
1413 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1414   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1415
1416   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
1417     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1418
1419   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1420   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
1421     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
1422
1423   if (isa<UndefValue>(Op0))
1424     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1425   if (isa<UndefValue>(Op1))
1426     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1427
1428   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1429     // Replace (-1 - A) with (~A)...
1430     if (C->isAllOnesValue())
1431       return BinaryOperator::createNot(Op1);
1432
1433     // C - ~X == X + (1+C)
1434     Value *X = 0;
1435     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1436       return BinaryOperator::createAdd(X,
1437                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
1438     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
1439     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
1440     if (C->isNullValue()) {
1441       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
1442       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
1443         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
1444           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
1445             const Type *NewTy;
1446             if (SI->getType()->isSigned())
1447               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
1448             else
1449               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
1450             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1451             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1452               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
1453               // value, then the new shift, then the new cast.
1454               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
1455                                                  SI->getOperand(0)->getName());
1456               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
1457               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
1458                                                     CU, SI->getName());
1459               if (NewShift->getType() == I.getType())
1460                 return NewShift;
1461               else {
1462                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1463                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
1464               }
1465             }
1466           }
1467     }
1468
1469     // Try to fold constant sub into select arguments.
1470     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1471       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1472         return R;
1473
1474     if (isa<PHINode>(Op0))
1475       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1476         return NV;
1477   }
1478
1479   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1480     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1481         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
1482       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1483         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
1484       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1485         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
1486       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
1487         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
1488           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
1489           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
1490                                            Op1I->getOperand(0));
1491       }
1492     }
1493
1494     if (Op1I->hasOneUse()) {
1495       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
1496       // is not used by anyone else...
1497       //
1498       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1499           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
1500         // Swap the two operands of the subexpr...
1501         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
1502         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
1503         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
1504
1505         // Create the new top level add instruction...
1506         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
1507       }
1508
1509       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
1510       //
1511       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
1512           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
1513         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
1514
1515         Value *NewNot =
1516           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
1517         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
1518       }
1519
1520       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
1521       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
1522         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1523           if (CSI->isNullValue())
1524             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
1525               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
1526                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
1527
1528       // X - X*C --> X * (1-C)
1529       ConstantInt *C2 = 0;
1530       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
1531         Constant *CP1 =
1532           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
1533         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
1534       }
1535     }
1536   }
1537
1538   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
1539     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1540       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1541         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
1542           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1543         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
1544           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1545       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1546         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
1547           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
1548       }
1549
1550   ConstantInt *C1;
1551   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
1552     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
1553       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
1554       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
1555     }
1556
1557     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
1558     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
1559       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
1560   }
1561   return 0;
1562 }
1563
1564 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
1565 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
1566 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
1567   if (RHS->getType()->isSigned()) {
1568     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
1569     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
1570            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
1571   } else {
1572     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
1573     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
1574     // the size of the integer type.
1575     if (Opcode == Instruction::SetGE)
1576       return RHSC->getValue() ==
1577         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1578     if (Opcode == Instruction::SetGT)
1579       return RHSC->getValue() ==
1580         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
1581   }
1582   return false;
1583 }
1584
1585 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
1586   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1587   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1588
1589   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
1590     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1591
1592   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
1593   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
1594     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1595
1596       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
1597       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1598         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
1599           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1600             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
1601                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
1602
1603       if (CI->isNullValue())
1604         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
1605       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
1606         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1607       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1608         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
1609
1610       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
1611       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
1612         uint64_t C = Log2_64(Val);
1613         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
1614                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1615       }
1616     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1617       if (Op1F->isNullValue())
1618         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1619
1620       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
1621       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
1622       if (Op1F->getValue() == 1.0)
1623         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
1624     }
1625
1626     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1627       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
1628           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
1629         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
1630         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
1631                                                      Op1, "tmp");
1632         InsertNewInstBefore(Add, I);
1633         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1,
1634                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
1635         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
1636
1637       }
1638
1639     // Try to fold constant mul into select arguments.
1640     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1641       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1642         return R;
1643
1644     if (isa<PHINode>(Op0))
1645       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1646         return NV;
1647   }
1648
1649   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1650     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
1651       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
1652
1653   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
1654   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
1655   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
1656   // formed.
1657   CastInst *BoolCast = 0;
1658   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
1659     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1660       BoolCast = CI;
1661   if (!BoolCast)
1662     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
1663       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1664         BoolCast = CI;
1665   if (BoolCast) {
1666     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
1667       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
1668       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
1669
1670       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
1671       // multiply into a shift/and combination.
1672       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
1673           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
1674         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
1675         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
1676                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1677         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
1678           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
1679           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
1680                                                     SCIOp0->getName()), I);
1681         }
1682
1683         Value *V =
1684           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
1685                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
1686                                             ".mask"), I);
1687
1688         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1689         // or truncate to the multiply type.
1690         if (I.getType() != V->getType())
1691           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1692
1693         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1694         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1695       }
1696     }
1697   }
1698
1699   return Changed ? &I : 0;
1700 }
1701
1702 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1703   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1704
1705   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1706     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1707   if (isa<UndefValue>(Op1))
1708     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1709
1710   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1711     // div X, 1 == X
1712     if (RHS->equalsInt(1))
1713       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1714
1715     // div X, -1 == -X
1716     if (RHS->isAllOnesValue())
1717       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1718
1719     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1720       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1721         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1722           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1723           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1724                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1725         }
1726
1727     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1728     // if so, convert to a right shift.
1729     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1730       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1731         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1732           uint64_t C = Log2_64(Val);
1733           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1734                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1735         }
1736
1737     // -X/C -> X/-C
1738     if (RHS->getType()->isSigned())
1739       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1740         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1741
1742     if (!RHS->isNullValue()) {
1743       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1744         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1745           return R;
1746       if (isa<PHINode>(Op0))
1747         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1748           return NV;
1749     }
1750   }
1751
1752   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1753   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1754   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1755     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1756       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1757         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1758           I.setOperand(1, SFO);
1759           return &I;
1760         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1761           I.setOperand(1, STO);
1762           return &I;
1763         }
1764
1765         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1766         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1767           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1768           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1769           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1770                                            TC, SI->getName()+".t");
1771           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1772
1773           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1774           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1775                                            FC, SI->getName()+".f");
1776           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1777           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1778         }
1779       }
1780
1781   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1782   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1783     if (LHS->equalsInt(0))
1784       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1785
1786   if (I.getType()->isSigned()) {
1787     // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1788     // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1789     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1790     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1791       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1792       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1793       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1794       Value *RHS;
1795       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1796         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1797       else
1798         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1799       Instruction *Div = BinaryOperator::createDiv(LHS, RHS, I.getName());
1800       InsertNewInstBefore(Div, I);
1801       return new CastInst(Div, I.getType());
1802     }
1803   } else {
1804     // Known to be an unsigned division.
1805     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1806       // Turn A / (C1 << N), where C1 is "1<<C2" into A >> (N+C2) [udiv only].
1807       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1808           isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1809         unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1810         if (isPowerOf2_64(C1)) {
1811           unsigned C2 = Log2_64(C1);
1812           Value *Add = RHSI->getOperand(1);
1813           if (C2) {
1814             Constant *C2V = ConstantUInt::get(Add->getType(), C2);
1815             Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Add, C2V,
1816                                                                 "tmp"), I);
1817           }
1818           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0, Add);
1819         }
1820       }
1821     }
1822   }
1823
1824   return 0;
1825 }
1826
1827
1828 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
1829 /// of some factor, return that factor.
1830 static Constant *GetFactor(Value *V) {
1831   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
1832     return CI;
1833
1834   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
1835   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
1836
1837   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1838   if (!I) return Result;
1839
1840   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
1841     // Handle multiplies by a constant, etc.
1842     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
1843                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
1844   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1845     // (X<<C) -> X * (1 << C)
1846     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
1847       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
1848       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
1849     }
1850   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
1851     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1852       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
1853       unsigned Zeros = CountTrailingZeros_64(RHS->getZExtValue());
1854       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1855         return ConstantExpr::getShl(Result,
1856                                     ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Zeros));
1857     }
1858   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Cast) {
1859     Value *Op = I->getOperand(0);
1860     // Only handle int->int casts.
1861     if (!Op->getType()->isInteger()) return Result;
1862     return ConstantExpr::getCast(GetFactor(Op), V->getType());
1863   }
1864   return Result;
1865 }
1866
1867 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1868   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1869
1870   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1871   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
1872     if (LHS->isNullValue())
1873       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1874
1875   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1876     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1877   if (isa<UndefValue>(Op1))
1878     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1879
1880   if (I.getType()->isSigned()) {
1881     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1882       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1883           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1884         // X % -Y -> X % Y
1885         AddUsesToWorkList(I);
1886         I.setOperand(1, RHSNeg);
1887         return &I;
1888       }
1889
1890     // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1891     // unsigned inputs), turn this into a urem.
1892     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1893     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1894       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1895       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1896       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1897       Value *RHS;
1898       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1899         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1900       else
1901         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1902       Instruction *Rem = BinaryOperator::createRem(LHS, RHS, I.getName());
1903       InsertNewInstBefore(Rem, I);
1904       return new CastInst(Rem, I.getType());
1905     }
1906   }
1907
1908   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1909     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
1910     if (RHS->equalsInt(0))
1911       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
1912
1913     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1914       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1915
1916     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1917     // if so, convert to a bitwise and.
1918     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1919       if (isPowerOf2_64(C->getValue()))
1920         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
1921
1922     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1923       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
1924         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1925           return R;
1926       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
1927         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1928           return NV;
1929       }
1930
1931       // X*C1%C2 --> 0  iff  C1%C2 == 0
1932       if (ConstantExpr::getRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
1933         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1934     }
1935   }
1936
1937   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1938     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1) [urem only].
1939     if (I.getType()->isUnsigned() &&
1940         RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1941         isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1942       unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1943       if (isPowerOf2_64(C1)) {
1944         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
1945         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
1946                                                                    "tmp"), I);
1947         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
1948       }
1949     }
1950
1951     // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1952     // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1953     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1954       if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1955         if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1956           if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1957             I.setOperand(1, SFO);
1958             return &I;
1959           } else if (SFO->getValue() == 0) {
1960             I.setOperand(1, STO);
1961             return &I;
1962           }
1963
1964           if (isPowerOf2_64(STO->getValue()) && isPowerOf2_64(SFO->getValue())){
1965             Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1966                                           SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1967             Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1968                                           SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1969             return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1970           }
1971         }
1972   }
1973
1974   return 0;
1975 }
1976
1977 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1978 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1979   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1980     return CU->getValue() == C->getType()->getIntegralTypeMask()-1;
1981
1982   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1983
1984   // Calculate 0111111111..11111
1985   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1986   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1987   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1988   return CS->getValue() == Val-1;
1989 }
1990
1991 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1992 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1993   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1994     return CU->getValue() == 1;
1995
1996   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1997
1998   // Calculate 1111111111000000000000
1999   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2000   int64_t Val = -1;                    // All ones
2001   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
2002   return CS->getValue() == Val+1;
2003 }
2004
2005 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2006 // constant.
2007 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2008   uint64_t V = CI->getRawValue();
2009   return V && (V & (V-1)) == 0;
2010 }
2011
2012 #if 0   // Currently unused
2013 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
2014 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
2015   uint64_t V = CI->getRawValue();
2016
2017   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
2018   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
2019
2020   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
2021   return U && V && (U & V) == 0;
2022 }
2023 #endif
2024
2025 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2026 // This is the same as lowones(~X).
2027 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2028   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
2029   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
2030
2031   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
2032   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
2033
2034   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
2035   return U && V && (U & V) == 0;
2036 }
2037
2038
2039 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
2040 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2041 ///
2042 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2043 ///
2044 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
2045 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
2046 /// if A < B.
2047 ///
2048 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
2049   switch (SCI->getOpcode()) {
2050     // False -> 0
2051   case Instruction::SetGT: return 1;
2052   case Instruction::SetEQ: return 2;
2053   case Instruction::SetGE: return 3;
2054   case Instruction::SetLT: return 4;
2055   case Instruction::SetNE: return 5;
2056   case Instruction::SetLE: return 6;
2057     // True -> 7
2058   default:
2059     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
2060     return 0;
2061   }
2062 }
2063
2064 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
2065 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
2066 /// SetCC instruction.
2067 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
2068   switch (Opcode) {
2069   case 0: return ConstantBool::False;
2070   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
2071   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
2072   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
2073   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
2074   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
2075   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
2076   case 7: return ConstantBool::True;
2077   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
2078   }
2079 }
2080
2081 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2082 struct FoldSetCCLogical {
2083   InstCombiner &IC;
2084   Value *LHS, *RHS;
2085   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
2086     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
2087   bool shouldApply(Value *V) const {
2088     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
2089       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
2090               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
2091     return false;
2092   }
2093   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
2094     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
2095     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
2096       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
2097       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
2098     }
2099
2100     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
2101     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
2102     unsigned Code;
2103     switch (Log.getOpcode()) {
2104     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2105     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2106     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2107     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2108     }
2109
2110     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
2111     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2112       return I;
2113     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2114     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2115   }
2116 };
2117
2118 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2119 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2120 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
2121 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2122                                     ConstantIntegral *OpRHS,
2123                                     ConstantIntegral *AndRHS,
2124                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2125   Value *X = Op->getOperand(0);
2126   Constant *Together = 0;
2127   if (!isa<ShiftInst>(Op))
2128     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
2129
2130   switch (Op->getOpcode()) {
2131   case Instruction::Xor:
2132     if (Op->hasOneUse()) {
2133       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2134       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
2135       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
2136       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2137       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2138     }
2139     break;
2140   case Instruction::Or:
2141     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2142       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2143
2144     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2145       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2146       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
2147       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
2148       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
2149       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
2150     }
2151     break;
2152   case Instruction::Add:
2153     if (Op->hasOneUse()) {
2154       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2155       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2156       // single bit constant.
2157       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
2158
2159       // Clear bits that are not part of the constant.
2160       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getIntegralTypeMask();
2161
2162       // If there is only one bit set...
2163       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2164         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2165         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2166         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2167         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
2168
2169         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2170         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2171           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2172           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2173           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2174           // no effect.
2175           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2176             TheAnd.setOperand(0, X);
2177             return &TheAnd;
2178           } else {
2179             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
2180             // Pull the XOR out of the AND.
2181             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
2182             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
2183             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
2184           }
2185         }
2186       }
2187     }
2188     break;
2189
2190   case Instruction::Shl: {
2191     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2192     // the anded constant includes them, clear them now!
2193     //
2194     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2195     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
2196     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
2197
2198     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
2199       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
2200     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
2201       TheAnd.setOperand(1, CI);
2202       return &TheAnd;
2203     }
2204     break;
2205   }
2206   case Instruction::Shr:
2207     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2208     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
2209     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
2210     //
2211     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
2212       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2213       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
2214       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2215
2216       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
2217         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
2218       } else if (CI != AndRHS) {
2219         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
2220         return &TheAnd;
2221       }
2222     } else {   // Signed shr.
2223       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
2224       // with an and.
2225       if (Op->hasOneUse()) {
2226         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2227         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
2228         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2229         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
2230           // Make the argument unsigned.
2231           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
2232           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
2233                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
2234                                    TheAnd);
2235           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
2236                                                     OpRHS, Op->getName()),
2237                                       TheAnd);
2238           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
2239           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
2240                                                              TheAnd.getName()),
2241                                       TheAnd);
2242           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
2243         }
2244       }
2245     }
2246     break;
2247   }
2248   return 0;
2249 }
2250
2251
2252 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
2253 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
2254 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
2255 /// insert new instructions.
2256 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
2257                                            bool Inside, Instruction &IB) {
2258   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
2259          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
2260   if (Inside) {
2261     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
2262       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
2263     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
2264       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
2265
2266     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2267     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
2268     InsertNewInstBefore(Add, IB);
2269     // Convert to unsigned for the comparison.
2270     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2271     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
2272     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
2273     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2274     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2275   }
2276
2277   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
2278     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
2279
2280   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
2281   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
2282     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
2283
2284   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
2285   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2286   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
2287   InsertNewInstBefore(Add, IB);
2288   // Convert to unsigned for the comparison.
2289   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2290   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
2291   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
2292   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2293   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2294 }
2295
2296 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
2297 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
2298 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
2299 // not, since all 1s are not contiguous.
2300 static bool isRunOfOnes(ConstantIntegral *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
2301   uint64_t V = Val->getRawValue();
2302   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
2303
2304   // look for the first zero bit after the run of ones
2305   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
2306   // look for the first non-zero bit
2307   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
2308   return true;
2309 }
2310
2311
2312
2313 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
2314 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
2315 /// the following xforms:
2316 ///
2317 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
2318 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2319 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2320 ///
2321 /// return (A +/- B).
2322 ///
2323 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
2324                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
2325                                         Instruction &I) {
2326   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2327   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
2328       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
2329
2330   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2331
2332   switch (LHSI->getOpcode()) {
2333   default: return 0;
2334   case Instruction::And:
2335     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
2336       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
2337       if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0)
2338         break;
2339
2340       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
2341       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
2342       // is all N is, ignore it.
2343       unsigned MB, ME;
2344       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
2345         uint64_t Mask = RHS->getType()->getIntegralTypeMask();
2346         Mask >>= 64-MB+1;
2347         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
2348           break;
2349       }
2350     }
2351     return 0;
2352   case Instruction::Or:
2353   case Instruction::Xor:
2354     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
2355     if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0 &&
2356         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
2357       break;
2358     return 0;
2359   }
2360
2361   Instruction *New;
2362   if (isSub)
2363     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2364   else
2365     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2366   return InsertNewInstBefore(New, I);
2367 }
2368
2369 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
2370   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2371   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2372
2373   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
2374     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2375
2376   // and X, X = X
2377   if (Op0 == Op1)
2378     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2379
2380   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2381   // purpose is to compute bits we don't care about.
2382   uint64_t KnownZero, KnownOne;
2383   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
2384                            KnownZero, KnownOne))
2385     return &I;
2386
2387   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2388     uint64_t AndRHSMask = AndRHS->getZExtValue();
2389     uint64_t TypeMask = Op0->getType()->getIntegralTypeMask();
2390     uint64_t NotAndRHS = AndRHSMask^TypeMask;
2391
2392     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
2393     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
2394       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
2395       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
2396       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
2397       switch (Op0I->getOpcode()) {
2398       case Instruction::Xor:
2399       case Instruction::Or:
2400         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
2401         if (Op0I->hasOneUse()) {
2402           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
2403             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
2404             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
2405                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
2406             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
2407             return BinaryOperator::create(
2408                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
2409           }
2410           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
2411               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
2412             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
2413             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
2414                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
2415             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
2416             return BinaryOperator::create(
2417                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
2418           }
2419         }
2420
2421         break;
2422       case Instruction::Add:
2423         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2424         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2425         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2426         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
2427           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2428         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
2429           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
2430         break;
2431
2432       case Instruction::Sub:
2433         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2434         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2435         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2436         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
2437           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2438         break;
2439       }
2440
2441       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2442         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
2443           return Res;
2444     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2445       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
2446
2447       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
2448       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
2449       // frequently occurs for bitfield accesses.
2450       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
2451         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
2452               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
2453             CastOp->getNumOperands() == 2)
2454           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
2455             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
2456               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
2457               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
2458               // This will folds the two ands together, which may allow other
2459               // simplifications.
2460               Instruction *NewCast =
2461                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
2462                              CastOp->getName()+".shrunk");
2463               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
2464
2465               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2466               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
2467               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
2468             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
2469               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
2470               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
2471               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2472               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
2473                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
2474             }
2475       }
2476     }
2477
2478     // Try to fold constant and into select arguments.
2479     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2480       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2481         return R;
2482     if (isa<PHINode>(Op0))
2483       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2484         return NV;
2485   }
2486
2487   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
2488   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
2489
2490   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
2491     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2492
2493   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
2494   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2495     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
2496                                                I.getName()+".demorgan");
2497     InsertNewInstBefore(Or, I);
2498     return BinaryOperator::createNot(Or);
2499   }
2500
2501   {
2502     Value *A = 0, *B = 0;
2503     ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2504     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
2505       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
2506         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2507     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
2508       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
2509         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2510   }
2511
2512
2513   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
2514     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2515     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2516       return R;
2517
2518     Value *LHSVal, *RHSVal;
2519     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2520     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2521     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2522       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2523         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
2524             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2525             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2526             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2527           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2528           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2529           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2530           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2531             std::swap(LHS, RHS);
2532             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2533             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2534           }
2535
2536           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2537           // comparing a value against two constants and and'ing the result
2538           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2539           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2540           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2541           // equal.
2542           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2543
2544           switch (LHSCC) {
2545           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2546           case Instruction::SetEQ:
2547             switch (RHSCC) {
2548             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2549             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
2550             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
2551               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2552             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
2553             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
2554               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2555             }
2556           case Instruction::SetNE:
2557             switch (RHSCC) {
2558             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2559             case Instruction::SetLT:
2560               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
2561                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
2562               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
2563             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
2564             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
2565               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2566             case Instruction::SetNE:
2567               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
2568                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2569                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2570                                                       LHSVal->getName()+".off");
2571                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2572                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2573                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2574                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
2575                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2576                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2577               }
2578               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
2579             }
2580             break;
2581           case Instruction::SetLT:
2582             switch (RHSCC) {
2583             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2584             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
2585             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
2586               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2587             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
2588             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
2589               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2590             }
2591           case Instruction::SetGT:
2592             switch (RHSCC) {
2593             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2594             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
2595               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2596             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
2597               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2598             case Instruction::SetNE:
2599               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
2600                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
2601               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
2602             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
2603               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
2604             }
2605           }
2606         }
2607   }
2608
2609   return Changed ? &I : 0;
2610 }
2611
2612 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
2613   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2614   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2615
2616   if (isa<UndefValue>(Op1))
2617     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
2618                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2619
2620   // or X, X = X
2621   if (Op0 == Op1)
2622     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2623
2624   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2625   // purpose is to compute bits we don't care about.
2626   uint64_t KnownZero, KnownOne;
2627   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
2628                            KnownZero, KnownOne))
2629     return &I;
2630
2631   // or X, -1 == -1
2632   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2633     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
2634     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
2635     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2636       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
2637       Op0->setName("");
2638       InsertNewInstBefore(Or, I);
2639       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
2640     }
2641
2642     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
2643     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2644       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
2645       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
2646       InsertNewInstBefore(Or, I);
2647       return BinaryOperator::createXor(Or,
2648                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
2649     }
2650
2651     // Try to fold constant and into select arguments.
2652     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2653       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2654         return R;
2655     if (isa<PHINode>(Op0))
2656       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2657         return NV;
2658   }
2659
2660   Value *A = 0, *B = 0;
2661   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2662
2663   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2664     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
2665       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2666   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2667     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
2668       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2669
2670   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2671   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2672       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getZExtValue())) {
2673     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
2674     Op0->setName("");
2675     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2676   }
2677
2678   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2679   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2680       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getZExtValue())) {
2681     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
2682     Op0->setName("");
2683     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2684   }
2685
2686   // (A & C1)|(B & C2)
2687   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2688       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
2689
2690     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
2691       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
2692
2693
2694     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
2695     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
2696     // replace with V+N.
2697     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
2698       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
2699       if ((C2->getRawValue() & (C2->getRawValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
2700           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2701         // Add commutes, try both ways.
2702         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getZExtValue()))
2703           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2704         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getZExtValue()))
2705           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2706       }
2707       // Or commutes, try both ways.
2708       if ((C1->getRawValue() & (C1->getRawValue()+1)) == 0 &&
2709           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2710         // Add commutes, try both ways.
2711         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getZExtValue()))
2712           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2713         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getZExtValue()))
2714           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2715       }
2716     }
2717   }
2718
2719   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
2720     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
2721       return ReplaceInstUsesWith(I,
2722                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2723   } else {
2724     A = 0;
2725   }
2726   // Note, A is still live here!
2727   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
2728     if (Op0 == B)
2729       return ReplaceInstUsesWith(I,
2730                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2731
2732     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2733     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2734       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
2735                                               I.getName()+".demorgan"), I);
2736       return BinaryOperator::createNot(And);
2737     }
2738   }
2739
2740   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2741   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
2742     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2743       return R;
2744
2745     Value *LHSVal, *RHSVal;
2746     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2747     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2748     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2749       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2750         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
2751             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2752             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2753             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2754           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2755           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2756           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2757           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2758             std::swap(LHS, RHS);
2759             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2760             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2761           }
2762
2763           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2764           // comparing a value against two constants and or'ing the result
2765           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2766           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2767           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2768           // equal.
2769           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2770
2771           switch (LHSCC) {
2772           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2773           case Instruction::SetEQ:
2774             switch (RHSCC) {
2775             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2776             case Instruction::SetEQ:
2777               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
2778                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2779                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2780                                                       LHSVal->getName()+".off");
2781                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2782                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2783                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2784                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
2785                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2786                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2787               }
2788               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
2789
2790             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2791               break;
2792             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2793             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2794               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2795             }
2796             break;
2797           case Instruction::SetNE:
2798             switch (RHSCC) {
2799             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2800             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2801             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2802               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2803             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2804             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2805               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2806             }
2807             break;
2808           case Instruction::SetLT:
2809             switch (RHSCC) {
2810             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2811             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2812               break;
2813             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2814               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2815             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2816             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2817               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2818             }
2819             break;
2820           case Instruction::SetGT:
2821             switch (RHSCC) {
2822             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2823             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2824             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2825               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2826             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2827             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2828               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2829             }
2830           }
2831         }
2832   }
2833
2834   return Changed ? &I : 0;
2835 }
2836
2837 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2838 struct XorSelf {
2839   Value *RHS;
2840   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2841   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2842   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2843     return &Xor;
2844   }
2845 };
2846
2847
2848 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2849   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2850   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2851
2852   if (isa<UndefValue>(Op1))
2853     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2854
2855   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2856   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2857     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2858     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2859   }
2860
2861   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2862   // purpose is to compute bits we don't care about.
2863   uint64_t KnownZero, KnownOne;
2864   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
2865                            KnownZero, KnownOne))
2866     return &I;
2867
2868   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2869     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2870       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2871       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2872         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2873           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2874                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2875
2876       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2877       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2878         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2879           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2880           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2881                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2882           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2883         }
2884
2885       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2886       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2887         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2888         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2889           Instruction *NotY =
2890             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2891                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2892           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2893           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2894         }
2895       }
2896
2897       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2898         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2899           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2900           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2901             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2902             return BinaryOperator::createSub(
2903                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2904                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2905                                           Op0I->getOperand(0));
2906           }
2907         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2908           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2909           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getZExtValue())) {
2910             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2911             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2912             // NewRHS.
2913             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2914             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2915                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2916             WorkList.push_back(Op0I);
2917             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2918             I.setOperand(1, NewRHS);
2919             return &I;
2920           }
2921         }
2922     }
2923
2924     // Try to fold constant and into select arguments.
2925     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2926       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2927         return R;
2928     if (isa<PHINode>(Op0))
2929       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2930         return NV;
2931   }
2932
2933   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2934     if (X == Op1)
2935       return ReplaceInstUsesWith(I,
2936                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2937
2938   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2939     if (X == Op0)
2940       return ReplaceInstUsesWith(I,
2941                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2942
2943   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2944     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2945       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2946         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2947         I.swapOperands();
2948         std::swap(Op0, Op1);
2949       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2950         I.swapOperands();
2951         std::swap(Op0, Op1);
2952       }
2953     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2954       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2955         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2956       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2957         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2958     }
2959
2960   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2961     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2962       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2963         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2964       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2965         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2966                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2967         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2968       }
2969     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2970       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2971         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2972       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2973         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2974     }
2975
2976   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2977   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2978     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2979       return R;
2980
2981   return Changed ? &I : 0;
2982 }
2983
2984 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2985 /// overflowed for this type.
2986 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2987                             ConstantInt *In2) {
2988   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2989   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2990 }
2991
2992 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2993   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2994 }
2995
2996 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2997 /// overflowed for this type.
2998 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2999                             ConstantInt *In2) {
3000   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
3001
3002   if (In1->getType()->isUnsigned())
3003     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
3004            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
3005   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
3006     return false;
3007   if (isPositive(In1))
3008     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
3009            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
3010   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
3011          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
3012 }
3013
3014 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
3015 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
3016 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
3017 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
3018   TargetData &TD = IC.getTargetData();
3019   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
3020   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
3021   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
3022   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
3023
3024   // Build a mask for high order bits.
3025   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
3026
3027   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3028     Value *Op = GEP->getOperand(i);
3029     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
3030     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
3031                                             SIntPtrTy);
3032     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
3033       if (!OpC->isNullValue()) {
3034         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
3035         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
3036         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
3037           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
3038         else {
3039           // Emit an add instruction.
3040           Result = IC.InsertNewInstBefore(
3041              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
3042                                        GEP->getName()+".offs"), I);
3043         }
3044       }
3045     } else {
3046       // Convert to correct type.
3047       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
3048                                                Op->getName()+".c"), I);
3049       if (Size != 1)
3050         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
3051         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
3052                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
3053
3054       // Emit an add instruction.
3055       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
3056                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
3057     }
3058   }
3059   return Result;
3060 }
3061
3062 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
3063 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
3064 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
3065                                         Instruction::BinaryOps Cond,
3066                                         Instruction &I) {
3067   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
3068
3069   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
3070     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
3071       RHS = CI->getOperand(0);
3072
3073   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
3074   if (PtrBase == RHS) {
3075     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
3076     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
3077     // index is zero or not.
3078     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
3079       Instruction *InVal = 0;
3080       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
3081       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3082         bool EmitIt = true;
3083         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
3084           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
3085             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3086           if (C->isNullValue())
3087             EmitIt = false;
3088           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
3089             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
3090           } else if (isa<ConstantInt>(C))
3091             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
3092                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
3093         }
3094
3095         if (EmitIt) {
3096           Instruction *Comp =
3097             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
3098                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
3099           if (InVal == 0)
3100             InVal = Comp;
3101           else {
3102             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
3103             InsertNewInstBefore(Comp, I);
3104             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
3105               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
3106             else                              // True if all are equal
3107               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
3108           }
3109         }
3110       }
3111
3112       if (InVal)
3113         return InVal;
3114       else
3115         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
3116                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
3117     }
3118
3119     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
3120     // the result to fold to a constant!
3121     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
3122       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
3123       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
3124       return new SetCondInst(Cond, Offset,
3125                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
3126     }
3127   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
3128     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
3129     // compare the base pointer.
3130     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
3131       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
3132       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
3133                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
3134       if (IndicesTheSame)
3135         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3136           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
3137             IndicesTheSame = false;
3138             break;
3139           }
3140
3141       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
3142       if (IndicesTheSame)
3143         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
3144                                GEPRHS->getOperand(0));
3145
3146       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
3147       // different, bail out.
3148       return 0;
3149     }
3150
3151     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
3152     bool AllZeros = true;
3153     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3154       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
3155           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
3156         AllZeros = false;
3157         break;
3158       }
3159     if (AllZeros)
3160       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
3161                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
3162
3163     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
3164     AllZeros = true;
3165     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3166       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
3167           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
3168         AllZeros = false;
3169         break;
3170       }
3171     if (AllZeros)
3172       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
3173
3174     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
3175       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
3176       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
3177       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
3178       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3179         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
3180           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
3181                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3182             // Irreconcilable differences.
3183             NumDifferences = 2;
3184             break;
3185           } else {
3186             if (NumDifferences++) break;
3187             DiffOperand = i;
3188           }
3189         }
3190
3191       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
3192         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
3193                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
3194       else if (NumDifferences == 1) {
3195         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
3196         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
3197
3198         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
3199         // signed comparison.
3200         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
3201         if (LHSV->getType() != NewTy)
3202           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
3203                                                   LHSV->getName()), I);
3204         if (RHSV->getType() != NewTy)
3205           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
3206                                                   RHSV->getName()), I);
3207         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
3208       }
3209     }
3210
3211     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
3212     // the result to fold to a constant!
3213     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
3214         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
3215       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
3216       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
3217       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
3218       return new SetCondInst(Cond, L, R);
3219     }
3220   }
3221   return 0;
3222 }
3223
3224
3225 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
3226   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3227   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3228   const Type *Ty = Op0->getType();
3229
3230   // setcc X, X
3231   if (Op0 == Op1)
3232     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
3233
3234   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
3235     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
3236
3237   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
3238   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
3239   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
3240        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
3241       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
3242        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
3243     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
3244
3245   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
3246   if (Ty == Type::BoolTy) {
3247     switch (I.getOpcode()) {
3248     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
3249     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
3250       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
3251       InsertNewInstBefore(Xor, I);
3252       return BinaryOperator::createNot(Xor);
3253     }
3254     case Instruction::SetNE:
3255       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
3256
3257     case Instruction::SetGT:
3258       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
3259       // FALL THROUGH
3260     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
3261       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
3262       InsertNewInstBefore(Not, I);
3263       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
3264     }
3265     case Instruction::SetGE:
3266       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
3267       // FALL THROUGH
3268     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
3269       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
3270       InsertNewInstBefore(Not, I);
3271       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
3272     }
3273     }
3274   }
3275
3276   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
3277   // can be folded into the comparison.
3278   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3279     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
3280     if (CI->isMinValue()) {
3281       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
3282         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3283       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
3284         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3285       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
3286         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
3287       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
3288         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
3289
3290     } else if (CI->isMaxValue()) {
3291       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
3292         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3293       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
3294         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3295       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
3296         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
3297       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
3298         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
3299
3300       // Comparing against a value really close to min or max?
3301     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
3302       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
3303         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
3304       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
3305         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
3306
3307     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
3308       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
3309         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
3310       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
3311         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
3312     }
3313
3314     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
3315     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
3316     // already been handled above, this requires little checking.
3317     //
3318     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
3319       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
3320     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
3321       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
3322
3323
3324     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
3325     // in the input.
3326     uint64_t KnownZero, KnownOne;
3327     if (SimplifyDemandedBits(Op0, Ty->getIntegralTypeMask(),
3328                              KnownZero, KnownOne, 0))
3329       return &I;
3330
3331     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
3332     // in.
3333     if (KnownOne | KnownZero) {
3334       if (Ty->isUnsigned()) {   // Unsigned comparison.
3335         uint64_t Min, Max;
3336         uint64_t RHSVal = CI->getZExtValue();
3337         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,
3338                                                  Min, Max);
3339         switch (I.getOpcode()) {  // LE/GE have been folded already.
3340         default: assert(0 && "Unknown setcc opcode!");
3341         case Instruction::SetEQ:
3342           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3343             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3344           break;
3345         case Instruction::SetNE:
3346           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3347             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3348           break;
3349         case Instruction::SetLT:
3350           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3351           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3352           break;
3353         case Instruction::SetGT:
3354           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3355           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3356           break;
3357         }
3358       } else {              // Signed comparison.
3359         int64_t Min, Max;
3360         int64_t RHSVal = CI->getSExtValue();
3361         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,
3362                                                Min, Max);
3363         switch (I.getOpcode()) {  // LE/GE have been folded already.
3364         default: assert(0 && "Unknown setcc opcode!");
3365         case Instruction::SetEQ:
3366           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3367             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3368           break;
3369         case Instruction::SetNE:
3370           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3371             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3372           break;
3373         case Instruction::SetLT:
3374           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3375           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3376           break;
3377         case Instruction::SetGT:
3378           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3379           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3380           break;
3381         }
3382       }
3383     }
3384
3385
3386     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3387       switch (LHSI->getOpcode()) {
3388       case Instruction::And:
3389         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
3390             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
3391           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
3392           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
3393           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
3394           // access.
3395           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
3396           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3397
3398           // Check to see if there is a noop-cast between the shift and the and.
3399           if (!Shift) {
3400             if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0)))
3401               if (CI->getOperand(0)->getType()->isIntegral() &&
3402                   CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3403                      CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
3404                 Shift = dyn_cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
3405           }
3406
3407           ConstantUInt *ShAmt;
3408           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
3409           const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
3410           const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
3411
3412           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
3413           // into the mask.  This can only happen with signed shift
3414           // rights, as they sign-extend.
3415           if (ShAmt) {
3416             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
3417                            Ty->isUnsigned();
3418             if (!CanFold) {
3419               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
3420               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
3421               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
3422               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
3423
3424               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
3425               Constant *ShVal =
3426                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(AndTy),
3427                                      OShAmt);
3428               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
3429                 CanFold = true;
3430             }
3431
3432             if (CanFold) {
3433               Constant *NewCst;
3434               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
3435                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
3436               else
3437                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
3438
3439               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
3440               // compared.
3441               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
3442                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
3443                 // As a special case, check to see if this means that the
3444                 // result is always true or false now.
3445                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3446                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3447                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3448                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3449               } else {
3450                 I.setOperand(1, NewCst);
3451                 Constant *NewAndCST;
3452                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
3453                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
3454                 else
3455                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
3456                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
3457                 if (AndTy == Ty)
3458                   LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
3459                 else {
3460                   Value *NewCast = InsertCastBefore(Shift->getOperand(0), AndTy,
3461                                                     *Shift);
3462                   LHSI->setOperand(0, NewCast);
3463                 }
3464                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
3465                 AddUsesToWorkList(I);
3466                 return &I;
3467               }
3468             }
3469           }
3470         }
3471         break;
3472
3473       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
3474         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3475           switch (I.getOpcode()) {
3476           default: break;
3477           case Instruction::SetEQ:
3478           case Instruction::SetNE: {
3479             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3480
3481             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3482             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3483             // simplified.
3484             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3485               break;
3486
3487             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3488             // comparison cannot succeed.
3489             Constant *Comp =
3490               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
3491             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3492               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3493               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3494               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3495             }
3496
3497             if (LHSI->hasOneUse()) {
3498               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3499               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3500               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
3501
3502               Constant *Mask;
3503               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3504                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3505               } else if (ShAmtVal != 0) {
3506                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3507               } else {
3508                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
3509               }
3510
3511               Instruction *AndI =
3512                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3513                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3514               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3515               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3516                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
3517             }
3518           }
3519           }
3520         }
3521         break;
3522
3523       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
3524         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3525           switch (I.getOpcode()) {
3526           default: break;
3527           case Instruction::SetEQ:
3528           case Instruction::SetNE: {
3529
3530             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3531             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3532             // simplified.
3533             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3534             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3535               break;
3536
3537             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3538             // comparison cannot succeed.
3539             Constant *Comp =
3540               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
3541
3542             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3543               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3544               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3545               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3546             }
3547
3548             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
3549               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3550
3551               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3552               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
3553               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
3554
3555               Constant *Mask;
3556               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3557                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
3558                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3559               } else {
3560                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3561               }
3562
3563               Instruction *AndI =
3564                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3565                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3566               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3567               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3568                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
3569             }
3570             break;
3571           }
3572           }
3573         }
3574         break;
3575
3576       case Instruction::Div:
3577         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
3578         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3579           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
3580           // Determine, based on the divide type, what the range is being
3581           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
3582           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
3583           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
3584           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
3585
3586           ConstantInt *Prod;
3587           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
3588
3589           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
3590
3591           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
3592           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
3593             LoBound = Prod;
3594             LoOverflow = ProdOV;
3595             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
3596           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
3597             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
3598               // Can't overflow.
3599               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
3600               HiBound = DivRHS;
3601             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
3602               LoBound = Prod;
3603               LoOverflow = ProdOV;
3604               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
3605             } else {                       // (X / pos) op neg
3606               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
3607               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
3608                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
3609               HiBound = Prod;
3610               HiOverflow = ProdOV;
3611             }
3612           } else {                                     // Divisor is < 0.
3613             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
3614               LoBound = AddOne(DivRHS);
3615               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
3616               if (HiBound == DivRHS)
3617                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
3618             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
3619               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
3620               if (!LoOverflow)
3621                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
3622               HiBound = AddOne(Prod);
3623             } else {                       // (X / neg) op neg
3624               LoBound = Prod;
3625               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
3626               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
3627             }
3628
3629             // Dividing by a negate swaps the condition.
3630             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
3631           }
3632
3633           if (LoBound) {
3634             Value *X = LHSI->getOperand(0);
3635             switch (Opcode) {
3636             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
3637             case Instruction::SetEQ:
3638               if (LoOverflow && HiOverflow)
3639                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3640               else if (HiOverflow)
3641                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
3642               else if (LoOverflow)
3643                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
3644               else
3645                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
3646             case Instruction::SetNE:
3647               if (LoOverflow && HiOverflow)
3648                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3649               else if (HiOverflow)
3650                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3651               else if (LoOverflow)
3652                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3653               else
3654                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
3655             case Instruction::SetLT:
3656               if (LoOverflow)
3657                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3658               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3659             case Instruction::SetGT:
3660               if (HiOverflow)
3661                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3662               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3663             }
3664           }
3665         }
3666         break;
3667       }
3668
3669     // Simplify seteq and setne instructions...
3670     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3671         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
3672       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3673
3674       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
3675       // operand is a constant, simplify a bit.
3676       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3677         switch (BO->getOpcode()) {
3678         case Instruction::Rem:
3679           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
3680           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
3681               BO->hasOneUse() &&
3682               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
3683             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
3684             if (isPowerOf2_64(V)) {
3685               unsigned L2 = Log2_64(V);
3686               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
3687               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
3688                                                              UTy, "tmp"), I);
3689               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
3690               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
3691                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
3692               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
3693                                             Constant::getNullValue(UTy));
3694             }
3695           }
3696           break;
3697
3698         case Instruction::Add:
3699           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
3700           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3701             if (BO->hasOneUse())
3702               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3703                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
3704           } else if (CI->isNullValue()) {
3705             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
3706             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
3707             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
3708
3709             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
3710               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
3711             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
3712               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
3713             else if (BO->hasOneUse()) {
3714               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
3715               BO->setName("");
3716               InsertNewInstBefore(Neg, I);
3717               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
3718             }
3719           }
3720           break;
3721         case Instruction::Xor:
3722           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
3723           // the explicit xor.
3724           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3725             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3726                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
3727
3728           // FALLTHROUGH
3729         case Instruction::Sub:
3730           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
3731           if (CI->isNullValue())
3732             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3733                                    BO->getOperand(1));
3734           break;
3735
3736         case Instruction::Or:
3737           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
3738           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
3739           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
3740             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
3741             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
3742               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3743           }
3744           break;
3745
3746         case Instruction::And:
3747           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3748             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
3749             // comparison can never succeed!
3750             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
3751                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
3752               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3753
3754             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
3755             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
3756               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
3757                                      Instruction::SetNE, Op0,
3758                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
3759
3760             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
3761             // to be a signed value as appropriate.
3762             if (isSignBit(BOC)) {
3763               Value *X = BO->getOperand(0);
3764               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
3765               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
3766                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
3767                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3768               }
3769               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
3770                                          Instruction::SetGE, X,
3771                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
3772             }
3773
3774             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
3775             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
3776               Value *X = BO->getOperand(0);
3777               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
3778
3779               // If 'X' is signed, insert a cast now.
3780               if (NegX->getType()->isSigned()) {
3781                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
3782                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3783                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
3784               }
3785
3786               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
3787                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
3788             }
3789
3790           }
3791         default: break;
3792         }
3793       }
3794     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
3795       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
3796       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3797         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
3798         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
3799         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3800         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3801             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3802           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
3803                  "Source and destination signednesses should differ!");
3804           if (Cast->getType()->isSigned()) {
3805             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
3806             // vicinity of zero.
3807             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
3808               // X < 0  => x > 127
3809               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3810                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
3811             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3812                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
3813               // X > -1  => x < 128
3814               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3815                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
3816           } else {
3817             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
3818             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
3819                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
3820               // X < 128 => X > -1
3821               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3822                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
3823             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3824                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
3825               // X > 127 => X < 0
3826               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3827                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
3828           }
3829         }
3830       }
3831     }
3832   }
3833
3834   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
3835   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3836     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3837       switch (LHSI->getOpcode()) {
3838       case Instruction::GetElementPtr:
3839         if (RHSC->isNullValue()) {
3840           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
3841           bool isAllZeros = true;
3842           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
3843             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
3844                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
3845               isAllZeros = false;
3846               break;
3847             }
3848           if (isAllZeros)
3849             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
3850                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3851         }
3852         break;
3853
3854       case Instruction::PHI:
3855         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3856           return NV;
3857         break;
3858       case Instruction::Select:
3859         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3860         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3861         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3862         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3863         if (LHSI->hasOneUse()) {
3864           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3865             // Fold the known value into the constant operand.
3866             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3867             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3868             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3869                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3870                                                       I.getName()), I);
3871           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3872             // Fold the known value into the constant operand.
3873             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3874             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3875             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3876                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3877                                                       I.getName()), I);
3878           }
3879         }
3880
3881         if (Op1)
3882           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3883         break;
3884       }
3885   }
3886
3887   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3888   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3889     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3890       return NI;
3891   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3892     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3893                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3894       return NI;
3895
3896   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3897   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3898   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3899     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3900     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3901         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3902         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3903          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3904       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3905       // operand, where it can often be eliminated completely.
3906       Op0 = CastOp0;
3907
3908       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3909       // well.
3910       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3911         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3912                                                                Op0->getType()))
3913           Op1 = CI2->getOperand(0);
3914
3915       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3916       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3917         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3918           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3919         } else {
3920           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3921           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3922           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3923         }
3924       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3925     }
3926
3927     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3928     // This comes up when you have code like
3929     //   int X = A < B;
3930     //   if (X) ...
3931     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3932     // with a constant or another cast from the same type.
3933     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3934       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3935         return R;
3936   }
3937
3938   if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE ||
3939       I.getOpcode() == Instruction::SetEQ) {
3940     Value *A, *B;
3941     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3942         (A == Op1 || B == Op1)) {
3943       // (A^B) == A  ->  B == 0
3944       Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
3945       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), OtherVal,
3946                                     Constant::getNullValue(A->getType()));
3947     } else if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3948                (A == Op0 || B == Op0)) {
3949       // A == (A^B)  ->  B == 0
3950       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
3951       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), OtherVal,
3952                                     Constant::getNullValue(A->getType()));
3953     } else if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
3954       // (A-B) == A  ->  B == 0
3955       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), B,
3956                                     Constant::getNullValue(B->getType()));
3957     } else if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
3958       // A == (A-B)  ->  B == 0
3959       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), B,
3960                                     Constant::getNullValue(B->getType()));
3961     }
3962   }
3963   return Changed ? &I : 0;
3964 }
3965
3966 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3967 // We only handle extending casts so far.
3968 //
3969 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3970   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3971   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3972   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3973   Value *RHSCIOp;
3974
3975   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3976     return 0;
3977
3978   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3979   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3980   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3981
3982   // Is this a sign or zero extension?
3983   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3984   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3985
3986   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3987     // Not an extension from the same type?
3988     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3989     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3990   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3991     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3992     // reextended to DestTy.
3993     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3994
3995     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3996       RHSCIOp = Res;
3997     } else {
3998       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3999       // a simple comparison.
4000       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4001         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
4002       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
4003         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
4004
4005       // Evaluate the comparison for LT.
4006       Value *Result;
4007       if (DestTy->isSigned()) {
4008         // We're performing a signed comparison.
4009         if (isSignSrc) {
4010           // Signed extend and signed comparison.
4011           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
4012             Result = ConstantBool::False;
4013           else
4014             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
4015         } else {
4016           // Unsigned extend and signed comparison.
4017           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
4018             Result = ConstantBool::False;
4019           else
4020             Result = ConstantBool::True;
4021         }
4022       } else {
4023         // We're performing an unsigned comparison.
4024         if (!isSignSrc) {
4025           // Unsigned extend & compare -> always true.
4026           Result = ConstantBool::True;
4027         } else {
4028           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
4029           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
4030           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
4031           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
4032                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
4033         }
4034       }
4035
4036       // Finally, return the value computed.
4037       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
4038         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
4039       } else {
4040         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
4041         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
4042           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
4043         else
4044           return BinaryOperator::createNot(Result);
4045       }
4046     }
4047   } else {
4048     return 0;
4049   }
4050
4051   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
4052   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
4053 }
4054
4055 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
4056   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
4057   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4058   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
4059
4060   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
4061   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
4062   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
4063       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
4064     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4065
4066   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
4067     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
4068       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4069     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
4070       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4071   }
4072   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4073     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
4074       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4075     else
4076       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
4077   }
4078
4079   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
4080   if (!isLeftShift)
4081     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
4082       if (CSI->isAllOnesValue())
4083         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
4084
4085   // Try to fold constant and into select arguments.
4086   if (isa<Constant>(Op0))
4087     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
4088       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4089         return R;
4090
4091   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
4092   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
4093     if (MaskedValueIsZero(Op0,
4094                           1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))) {
4095       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
4096       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
4097                                             I.getName()), I);
4098       return new CastInst(V, I.getType());
4099     }
4100   }
4101
4102   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1))
4103     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
4104       return Res;
4105   return 0;
4106 }
4107
4108 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
4109                                                ShiftInst &I) {
4110   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
4111   bool isSignedShift = Op0->getType()->isSigned();
4112   bool isUnsignedShift = !isSignedShift;
4113
4114   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
4115   // purpose is to compute bits we don't care about.
4116   uint64_t KnownZero, KnownOne;
4117   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
4118                            KnownZero, KnownOne))
4119     return &I;
4120
4121   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
4122   // of a signed value.
4123   //
4124   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4125   if (Op1->getValue() >= TypeBits) {
4126     if (isUnsignedShift || isLeftShift)
4127       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4128     else {
4129       I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
4130       return &I;
4131     }
4132   }
4133
4134   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
4135   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4136     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
4137       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
4138         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
4139                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
4140
4141   // Try to fold constant and into select arguments.
4142   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4143     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4144       return R;
4145   if (isa<PHINode>(Op0))
4146     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4147       return NV;
4148
4149   if (Op0->hasOneUse()) {
4150     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4151       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4152       Value *V1, *V2;
4153       ConstantInt *CC;
4154       switch (Op0BO->getOpcode()) {
4155         default: break;
4156         case Instruction::Add:
4157         case Instruction::And:
4158         case Instruction::Or:
4159         case Instruction::Xor:
4160           // These operators commute.
4161           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4162           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
4163               match(Op0BO->getOperand(1),
4164                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
4165             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4166                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
4167                                             Op0BO->getName());
4168             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4169             Instruction *X =
4170               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
4171                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
4172             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
4173             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
4174             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
4175             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
4176           }
4177
4178           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
4179           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
4180               match(Op0BO->getOperand(1),
4181                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
4182                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
4183       cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(1))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4184             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4185                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
4186                                             Op0BO->getName());
4187             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4188             Instruction *XM =
4189               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
4190                                         V1->getName()+".mask");
4191             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
4192
4193             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
4194           }
4195
4196           // FALL THROUGH.
4197         case Instruction::Sub:
4198           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4199           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
4200               match(Op0BO->getOperand(0),
4201                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
4202             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4203                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
4204                                             Op0BO->getName());
4205             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4206             Instruction *X =
4207               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
4208                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
4209             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
4210             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
4211             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
4212             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
4213           }
4214
4215           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
4216               match(Op0BO->getOperand(0),
4217                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
4218                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
4219               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
4220                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4221             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4222                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
4223                                             Op0BO->getName());
4224             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4225             Instruction *XM =
4226               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
4227                                         V1->getName()+".mask");
4228             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
4229
4230             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
4231           }
4232
4233           break;
4234       }
4235
4236
4237       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
4238       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
4239       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
4240         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
4241         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
4242
4243         switch (Op0BO->getOpcode()) {
4244           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
4245           case Instruction::Add:
4246             isValid = isLeftShift;
4247             break;
4248           case Instruction::Or:
4249           case Instruction::Xor:
4250             highBitSet = false;
4251             break;
4252           case Instruction::And:
4253             highBitSet = true;
4254             break;
4255         }
4256
4257         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
4258         // by the logical operation, do not perform the transformation.
4259         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
4260         // the constant which would cause it to be modified for this
4261         // operation.
4262         //
4263         if (isValid && !isLeftShift && isSignedShift) {
4264           uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
4265           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
4266         }
4267
4268         if (isValid) {
4269           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
4270
4271           Instruction *NewShift =
4272             new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1,
4273                           Op0BO->getName());
4274           Op0BO->setName("");
4275           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
4276
4277           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
4278                                         NewRHS);
4279         }
4280       }
4281     }
4282   }
4283
4284   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
4285   ShiftInst *ShiftOp = 0;
4286   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
4287     ShiftOp = Op0SI;
4288   else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4289     // If this is a noop-integer case of a shift instruction, use the shift.
4290     if (CI->getOperand(0)->getType()->isInteger() &&
4291         CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4292         CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
4293         isa<ShiftInst>(CI->getOperand(0))) {
4294       ShiftOp = cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
4295     }
4296   }
4297
4298   if (ShiftOp && isa<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
4299     // Find the operands and properties of the input shift.  Note that the
4300     // signedness of the input shift may differ from the current shift if there
4301     // is a noop cast between the two.
4302     bool isShiftOfLeftShift = ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl;
4303     bool isShiftOfSignedShift = ShiftOp->getType()->isSigned();
4304     bool isShiftOfUnsignedShift = !isShiftOfSignedShift;
4305
4306     ConstantUInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1));
4307
4308     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
4309     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getValue();
4310
4311     // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2.
4312     if (isLeftShift == isShiftOfLeftShift) {
4313       // Do not fold these shifts if the first one is signed and the second one
4314       // is unsigned and this is a right shift.  Further, don't do any folding
4315       // on them.
4316       if (isShiftOfSignedShift && isUnsignedShift && !isLeftShift)
4317         return 0;
4318
4319       unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
4320       if (Amt > Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
4321         Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4322
4323       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
4324       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
4325         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(), "tmp"), I);
4326       return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op,
4327                            ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
4328     }
4329
4330     // Check for (A << c1) >> c2 or (A >> c1) << c2.  If we are dealing with
4331     // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
4332     // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
4333     if (isUnsignedShift || isLeftShift) {
4334       // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge.
4335       Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
4336       if (isLeftShift)
4337         C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
4338       else
4339         C = ConstantExpr::getUShr(C, ShiftAmt1C);
4340
4341       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
4342       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
4343         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(),Op->getName()),I);
4344
4345       Instruction *Mask =
4346         BinaryOperator::createAnd(Op, C, Op->getName()+".mask");
4347       InsertNewInstBefore(Mask, I);
4348
4349       // Figure out what flavor of shift we should use...
4350       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
4351         return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
4352       } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
4353         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
4354                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
4355       } else if (isShiftOfUnsignedShift || isShiftOfLeftShift) {
4356         if (isShiftOfUnsignedShift && !isShiftOfLeftShift && isSignedShift) {
4357           // Make sure to emit an unsigned shift right, not a signed one.
4358           Mask = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
4359                                         Mask->getType()->getUnsignedVersion(),
4360                                                   Op->getName()), I);
4361           Mask = new ShiftInst(Instruction::Shr, Mask,
4362                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
4363           InsertNewInstBefore(Mask, I);
4364           return new CastInst(Mask, I.getType());
4365         } else {
4366           return new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Mask,
4367                     ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
4368         }
4369       } else {
4370         // (X >>s C1) << C2  where C1 > C2  === (X >>s (C1-C2)) & mask
4371         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
4372                                               I.getType()->getSignedVersion(),
4373                                               Mask->getName()), I);
4374         Instruction *Shift =
4375           new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Op,
4376                         ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
4377         InsertNewInstBefore(Shift, I);
4378
4379         C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(Shift->getType());
4380         C = ConstantExpr::getShl(C, Op1);
4381         Mask = BinaryOperator::createAnd(Shift, C, Op->getName()+".mask");
4382         InsertNewInstBefore(Mask, I);
4383         return new CastInst(Mask, I.getType());
4384       }
4385     } else {
4386       // We can handle signed (X << C1) >>s C2 if it's a sign extend.  In
4387       // this case, C1 == C2 and C1 is 8, 16, or 32.
4388       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
4389         const Type *SExtType = 0;
4390         switch (ShiftAmt1) {
4391         case 8 : SExtType = Type::SByteTy; break;
4392         case 16: SExtType = Type::ShortTy; break;
4393         case 32: SExtType = Type::IntTy; break;
4394         }
4395
4396         if (SExtType) {
4397           Instruction *NewTrunc = new CastInst(ShiftOp->getOperand(0),
4398                                                SExtType, "sext");
4399           InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
4400           return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
4401         }
4402       }
4403     }
4404   }
4405   return 0;
4406 }
4407
4408 enum CastType {
4409   Noop     = 0,
4410   Truncate = 1,
4411   Signext  = 2,
4412   Zeroext  = 3
4413 };
4414
4415 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
4416 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
4417 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
4418   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
4419          "Only works on integral types!");
4420   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
4421   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
4422
4423   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
4424   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
4425   if (Src->isSigned()) return Signext;
4426   return Zeroext;
4427 }
4428
4429
4430 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
4431 // instruction.
4432 //
4433 static bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
4434                                    const Type *DstTy, TargetData *TD) {
4435
4436   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
4437   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
4438   // int->float->int would not be allowed).
4439   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
4440     return true;
4441
4442   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
4443   // integers of the appropriate size for the code below.
4444   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
4445   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
4446   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
4447
4448   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
4449   // change...
4450   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
4451     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
4452     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
4453
4454     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
4455     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
4456     static const unsigned CastResult[] = {
4457       // First cast is noop
4458       0, 1, 2, 3,
4459       // First cast is a truncate
4460       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
4461       // First cast is a sign ext
4462       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
4463       // First cast is a zero ext
4464       3, 5, 3, 3,
4465     };
4466
4467     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
4468     switch (Result) {
4469     default: assert(0 && "Illegal table value!");
4470     case 0:
4471     case 1:
4472     case 2:
4473     case 3:
4474       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
4475       // truncates, we could eliminate more casts.
4476       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
4477     case 4:
4478       return false;  // Not possible to eliminate this here.
4479     case 5:
4480       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
4481       // is a truncate or noop.
4482       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
4483       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
4484         return true;
4485       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
4486       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
4487       return ResultCast == FirstCast;
4488     }
4489   }
4490
4491   // If this is a cast from 'float -> double -> integer', cast from
4492   // 'float -> integer' directly, as the value isn't changed by the
4493   // float->double conversion.
4494   if (SrcTy->isFloatingPoint() && MidTy->isFloatingPoint() &&
4495       DstTy->isIntegral() &&
4496       SrcTy->getPrimitiveSize() < MidTy->getPrimitiveSize())
4497     return true;
4498
4499   return false;
4500 }
4501
4502 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
4503   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
4504   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
4505     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
4506                                TD))
4507       return false;
4508   return true;
4509 }
4510
4511 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
4512 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
4513 /// casts that are known to not do anything...
4514 ///
4515 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
4516                                              Instruction *InsertBefore) {
4517   if (V->getType() == DestTy) return V;
4518   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4519     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
4520
4521   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
4522   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
4523   return CI;
4524 }
4525
4526 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
4527 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
4528 /// X*Scale+Offset.
4529 ///
4530 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
4531                                         unsigned &Offset) {
4532   assert(Val->getType() == Type::UIntTy && "Unexpected allocation size type!");
4533   if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(Val)) {
4534     Offset = CI->getValue();
4535     Scale  = 1;
4536     return ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0);
4537   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
4538     if (I->getNumOperands() == 2) {
4539       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
4540         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4541           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
4542           Scale = 1U << CUI->getValue();
4543           Offset = 0;
4544           return I->getOperand(0);
4545         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
4546           // This value is scaled by 'CUI'.
4547           Scale = CUI->getValue();
4548           Offset = 0;
4549           return I->getOperand(0);
4550         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4551           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, where C1 is
4552           // divisible by C2.
4553           unsigned SubScale;
4554           Value *SubVal = DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
4555                                                     Offset);
4556           Offset += CUI->getValue();
4557           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
4558             Scale = SubScale;
4559             return SubVal;
4560           }
4561         }
4562       }
4563     }
4564   }
4565
4566   // Otherwise, we can't look past this.
4567   Scale = 1;
4568   Offset = 0;
4569   return Val;
4570 }
4571
4572
4573 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
4574 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
4575 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
4576                                                    AllocationInst &AI) {
4577   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
4578   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
4579
4580   // Remove any uses of AI that are dead.
4581   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
4582   std::vector<Instruction*> DeadUsers;
4583   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
4584     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
4585     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
4586       while (UI != E && *UI == User)
4587         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
4588
4589       // Add operands to the worklist.
4590       AddUsesToWorkList(*User);
4591       ++NumDeadInst;
4592       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *User);
4593
4594       User->eraseFromParent();
4595       removeFromWorkList(User);
4596     }
4597   }
4598
4599   // Get the type really allocated and the type casted to.
4600   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
4601   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
4602   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
4603
4604   unsigned AllocElTyAlign = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4605   unsigned CastElTyAlign = TD->getTypeSize(CastElTy);
4606   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
4607
4608   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
4609   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
4610   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
4611   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
4612
4613   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4614   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
4615   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
4616
4617   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
4618   // size argument.
4619   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
4620   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
4621     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
4622
4623   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
4624   // do the xform.
4625   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
4626       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
4627
4628   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
4629   Value *Amt = 0;
4630   if (Scale == 1) {
4631     Amt = NumElements;
4632   } else {
4633     Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Scale);
4634     if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(NumElements))
4635       Amt = ConstantExpr::getMul(CI, cast<ConstantUInt>(Amt));
4636     else if (Scale != 1) {
4637       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
4638       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4639     }
4640   }
4641
4642   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
4643     Value *Off = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Offset);
4644     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
4645     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4646   }
4647
4648   std::string Name = AI.getName(); AI.setName("");
4649   AllocationInst *New;
4650   if (isa<MallocInst>(AI))
4651     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4652   else
4653     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4654   InsertNewInstBefore(New, AI);
4655
4656   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
4657   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
4658   // die soon.
4659   if (!AI.hasOneUse()) {
4660     AddUsesToWorkList(AI);
4661     CastInst *NewCast = new CastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
4662     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
4663     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
4664   }
4665   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
4666 }
4667
4668
4669 // CastInst simplification
4670 //
4671 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
4672   Value *Src = CI.getOperand(0);
4673
4674   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
4675   // instruction...
4676   if (CI.getType() == Src->getType())
4677     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
4678
4679   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
4680     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
4681
4682   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
4683   // one!
4684   //
4685   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
4686     Value *A = CSrc->getOperand(0);
4687     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
4688                                CI.getType(), TD)) {
4689       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
4690       // has a good chance of making CSrc dead.
4691       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
4692       return &CI;
4693     }
4694
4695     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
4696     // to convert this into a logical 'and' instruction.
4697     //
4698     if (A->getType()->isInteger() &&
4699         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
4700         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
4701         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
4702                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
4703         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4704               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4705       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
4706              "Cannot have type bigger than ulong!");
4707       uint64_t AndValue = CSrc->getType()->getIntegralTypeMask();
4708       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
4709                                           AndValue);
4710       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
4711       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
4712       if (And->getType() != CI.getType()) {
4713         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
4714         InsertNewInstBefore(And, CI);
4715         And = new CastInst(And, CI.getType());
4716       }
4717       return And;
4718     }
4719   }
4720
4721   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
4722   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
4723     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
4724                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
4725
4726   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
4727   // purpose is to compute bits we don't care about.
4728   if (CI.getType()->isInteger() && CI.getOperand(0)->getType()->isIntegral()) {
4729     uint64_t KnownZero, KnownOne;
4730     if (SimplifyDemandedBits(&CI, CI.getType()->getIntegralTypeMask(),
4731                              KnownZero, KnownOne))
4732       return &CI;
4733   }
4734
4735   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
4736   // this into a cast of the original pointer!
4737   //
4738   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
4739     bool AllZeroOperands = true;
4740     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
4741       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
4742           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
4743         AllZeroOperands = false;
4744         break;
4745       }
4746     if (AllZeroOperands) {
4747       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
4748       return &CI;
4749     }
4750   }
4751
4752   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
4753   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
4754   //
4755   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
4756     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
4757       return V;
4758
4759   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
4760     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
4761       return NV;
4762   if (isa<PHINode>(Src))
4763     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
4764       return NV;
4765
4766   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
4767   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
4768   // for now.
4769   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
4770     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
4771         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
4772       const Type *DestTy = CI.getType();
4773       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4774       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
4775
4776       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
4777       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
4778
4779       switch (SrcI->getOpcode()) {
4780       case Instruction::Add:
4781       case Instruction::Mul:
4782       case Instruction::And:
4783       case Instruction::Or:
4784       case Instruction::Xor:
4785         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
4786         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
4787           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
4788           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
4789           // converting signedness, which is a noop.
4790           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
4791               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
4792             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4793             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
4794             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
4795                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
4796           }
4797         }
4798
4799         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
4800         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
4801             Op1 == ConstantBool::True &&
4802             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
4803           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
4804           return BinaryOperator::createXor(New,
4805                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
4806         }
4807         break;
4808       case Instruction::Shl:
4809         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
4810         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
4811         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
4812         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
4813         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
4814             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
4815           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4816           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
4817         }
4818         break;
4819       case Instruction::Shr:
4820         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
4821         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
4822         // simplifications.
4823         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
4824             isa<ConstantInt>(Op1)) {
4825           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
4826           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
4827             // Convert to unsigned.
4828             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
4829                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
4830             // Insert the new shift, which is now unsigned.
4831             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
4832                                                    Op1, Src->getName()), CI);
4833             return new CastInst(N1, CI.getType());
4834           }
4835         }
4836         break;
4837
4838       case Instruction::SetEQ:
4839       case Instruction::SetNE:
4840         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
4841         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
4842         // cast to integer to avoid the comparison.
4843         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4844           uint64_t Op1CV = Op1C->getZExtValue();
4845           // cast (X == 0) to int --> X^1        iff X has only the low bit set.
4846           // cast (X == 0) to int --> (X>>1)^1   iff X has only the 2nd bit set.
4847           // cast (X == 1) to int --> X          iff X has only the low bit set.
4848           // cast (X == 2) to int --> X>>1       iff X has only the 2nd bit set.
4849           // cast (X != 0) to int --> X          iff X has only the low bit set.
4850           // cast (X != 0) to int --> X>>1       iff X has only the 2nd bit set.
4851           // cast (X != 1) to int --> X^1        iff X has only the low bit set.
4852           // cast (X != 2) to int --> (X>>1)^1   iff X has only the 2nd bit set.
4853           if (Op1CV == 0 || isPowerOf2_64(Op1CV)) {
4854             // If Op1C some other power of two, convert:
4855             uint64_t KnownZero, KnownOne;
4856             uint64_t TypeMask = Op1->getType()->getIntegralTypeMask();
4857             ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
4858
4859             if (isPowerOf2_64(KnownZero^TypeMask)) { // Exactly one possible 1?
4860               bool isSetNE = SrcI->getOpcode() == Instruction::SetNE;
4861               if (Op1CV && (Op1CV != (KnownZero^TypeMask))) {
4862                 // (X&4) == 2 --> false
4863                 // (X&4) != 2 --> true
4864                 Constant *Res = ConstantBool::get(isSetNE);
4865                 Res = ConstantExpr::getCast(Res, CI.getType());
4866                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
4867               }
4868
4869               unsigned ShiftAmt = Log2_64(KnownZero^TypeMask);
4870               Value *In = Op0;
4871               if (ShiftAmt) {
4872                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
4873                 // unsigned if it is signed.
4874                 if (In->getType()->isSigned())
4875                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
4876                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
4877                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
4878                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
4879                                      ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
4880                                      In->getName()+".lobit"), CI);
4881               }
4882
4883               if ((Op1CV != 0) == isSetNE) { // Toggle the low bit.
4884                 Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
4885                 In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
4886                 InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
4887               }
4888
4889               if (CI.getType() == In->getType())
4890                 return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
4891               else
4892                 return new CastInst(In, CI.getType());
4893             }
4894           }
4895         }
4896         break;
4897       }
4898     }
4899
4900   return 0;
4901 }
4902
4903 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
4904 ///   %C = or %A, %B
4905 ///   %D = select %cond, %C, %A
4906 /// into:
4907 ///   %C = select %cond, %B, 0
4908 ///   %D = or %A, %C
4909 ///
4910 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
4911 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
4912 /// equal the other incoming value of the select.
4913 ///
4914 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
4915   switch (I->getOpcode()) {
4916   case Instruction::Add:
4917   case Instruction::Mul:
4918   case Instruction::And:
4919   case Instruction::Or:
4920   case Instruction::Xor:
4921     return 3;              // Can fold through either operand.
4922   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
4923   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
4924   case Instruction::Shr:
4925     return 1;
4926   default:
4927     return 0;              // Cannot fold
4928   }
4929 }
4930
4931 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
4932 /// function, return the identity constant that goes into the select.
4933 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
4934   switch (I->getOpcode()) {
4935   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
4936   case Instruction::Add:
4937   case Instruction::Sub:
4938   case Instruction::Or:
4939   case Instruction::Xor:
4940     return Constant::getNullValue(I->getType());
4941   case Instruction::Shl:
4942   case Instruction::Shr:
4943     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
4944   case Instruction::And:
4945     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
4946   case Instruction::Mul:
4947     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
4948   }
4949 }
4950
4951 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
4952 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
4953 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
4954                                           Instruction *FI) {
4955   if (TI->getNumOperands() == 1) {
4956     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
4957     // merge.
4958     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
4959       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
4960         return 0;
4961     } else {
4962       return 0;  // unknown unary op.
4963     }
4964
4965     // Fold this by inserting a select from the input values.
4966     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
4967                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
4968     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4969     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
4970   }
4971
4972   // Only handle binary operators here.
4973   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
4974     return 0;
4975
4976   // Figure out if the operations have any operands in common.
4977   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
4978   bool MatchIsOpZero;
4979   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
4980     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4981     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4982     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4983     MatchIsOpZero = true;
4984   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
4985     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4986     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4987     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4988     MatchIsOpZero = false;
4989   } else if (!TI->isCommutative()) {
4990     return 0;
4991   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
4992     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4993     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4994     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4995     MatchIsOpZero = true;
4996   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
4997     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4998     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4999     OtherOpF = FI->getOperand(1);
5000     MatchIsOpZero = true;
5001   } else {
5002     return 0;
5003   }
5004
5005   // If we reach here, they do have operations in common.
5006   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
5007                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
5008   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
5009
5010   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
5011     if (MatchIsOpZero)
5012       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
5013     else
5014       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
5015   } else {
5016     if (MatchIsOpZero)
5017       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
5018     else
5019       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
5020   }
5021 }
5022
5023 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
5024   Value *CondVal = SI.getCondition();
5025   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
5026   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
5027
5028   // select true, X, Y  -> X
5029   // select false, X, Y -> Y
5030   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
5031     if (C == ConstantBool::True)
5032       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5033     else {
5034       assert(C == ConstantBool::False);
5035       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5036     }
5037
5038   // select C, X, X -> X
5039   if (TrueVal == FalseVal)
5040     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5041
5042   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
5043     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5044   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
5045     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5046   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
5047     if (isa<Constant>(TrueVal))
5048       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5049     else
5050       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5051   }
5052
5053   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
5054     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
5055       if (C == ConstantBool::True) {
5056         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
5057         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
5058       } else {
5059         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
5060         Value *NotCond =
5061           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
5062                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
5063         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
5064       }
5065     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
5066       if (C == ConstantBool::False) {
5067         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
5068         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
5069       } else {
5070         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
5071         Value *NotCond =
5072           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
5073                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
5074         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
5075       }
5076     }
5077
5078   // Selecting between two integer constants?
5079   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
5080     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
5081       // select C, 1, 0 -> cast C to int
5082       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
5083         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
5084       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
5085         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
5086         Value *NotCond =
5087           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
5088                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
5089         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
5090       }
5091
5092       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
5093       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
5094       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
5095       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
5096       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
5097         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
5098           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
5099                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
5100               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
5101               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
5102             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
5103               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
5104                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
5105                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
5106                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
5107                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
5108                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
5109                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
5110                 // false val is the zero.
5111                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
5112                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
5113                 Value *V = ICA;
5114                 if (ShouldNotVal)
5115                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
5116                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
5117                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
5118               }
5119     }
5120
5121   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
5122   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
5123     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
5124       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
5125       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
5126         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5127       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
5128       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
5129         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5130       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
5131
5132     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
5133       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
5134       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
5135         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5136       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
5137       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
5138         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5139       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
5140     }
5141   }
5142
5143   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
5144     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
5145       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
5146         bool isInverse = false;
5147         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
5148
5149         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
5150         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
5151           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
5152             return IV;
5153
5154         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
5155         // even legal for FP.
5156         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
5157             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
5158           AddOp = FI; SubOp = TI;
5159         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
5160                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
5161           AddOp = TI; SubOp = FI;
5162         }
5163
5164         if (AddOp) {
5165           Value *OtherAddOp = 0;
5166           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
5167             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
5168           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
5169             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
5170           }
5171
5172           if (OtherAddOp) {
5173             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
5174             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
5175             Value *NegVal;  // Compute -Z
5176             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
5177               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
5178             } else {
5179               NegVal = InsertNewInstBefore(
5180                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
5181             }
5182
5183             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
5184             Value *NewFalseOp = NegVal;
5185             if (AddOp != TI)
5186               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
5187             Instruction *NewSel =
5188               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
5189
5190             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5191             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
5192           }
5193         }
5194       }
5195
5196   // See if we can fold the select into one of our operands.
5197   if (SI.getType()->isInteger()) {
5198     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
5199     // transformation we are doing here.
5200     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
5201       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
5202           !isa<Constant>(FalseVal))
5203         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
5204           unsigned OpToFold = 0;
5205           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
5206             OpToFold = 1;
5207           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
5208             OpToFold = 2;
5209           }
5210
5211           if (OpToFold) {
5212             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
5213             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
5214             Instruction *NewSel =
5215               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
5216                              Name);
5217             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5218             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
5219               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
5220             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
5221               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
5222             else {
5223               assert(0 && "Unknown instruction!!");
5224             }
5225           }
5226         }
5227
5228     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
5229       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
5230           !isa<Constant>(TrueVal))
5231         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
5232           unsigned OpToFold = 0;
5233           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
5234             OpToFold = 1;
5235           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
5236             OpToFold = 2;
5237           }
5238
5239           if (OpToFold) {
5240             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
5241             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
5242             Instruction *NewSel =
5243               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
5244                              Name);
5245             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5246             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
5247               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
5248             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
5249               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
5250             else {
5251               assert(0 && "Unknown instruction!!");
5252             }
5253           }
5254         }
5255   }
5256
5257   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
5258     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
5259     SI.setOperand(1, FalseVal);
5260     SI.setOperand(2, TrueVal);
5261     return &SI;
5262   }
5263
5264   return 0;
5265 }
5266
5267 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
5268 /// determine, return it, otherwise return 0.
5269 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
5270   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
5271     unsigned Align = GV->getAlignment();
5272     if (Align == 0 && TD)
5273       Align = TD->getTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
5274     return Align;
5275   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
5276     unsigned Align = AI->getAlignment();
5277     if (Align == 0 && TD) {
5278       if (isa<AllocaInst>(AI))
5279         Align = TD->getTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
5280       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
5281         // Malloc returns maximally aligned memory.
5282         Align = TD->getTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
5283         Align = std::max(Align, (unsigned)TD->getTypeAlignment(Type::DoubleTy));
5284         Align = std::max(Align, (unsigned)TD->getTypeAlignment(Type::LongTy));
5285       }
5286     }
5287     return Align;
5288   } else if (isa<CastInst>(V) ||
5289              (isa<ConstantExpr>(V) &&
5290               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::Cast)) {
5291     User *CI = cast<User>(V);
5292     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
5293       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
5294     return 0;
5295   } else if (isa<GetElementPtrInst>(V) ||
5296              (isa<ConstantExpr>(V) &&
5297               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)) {
5298     User *GEPI = cast<User>(V);
5299     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
5300     if (BaseAlignment == 0) return 0;
5301
5302     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
5303     bool AllZeroOperands = true;
5304     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5305       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
5306           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5307         AllZeroOperands = false;
5308         break;
5309       }
5310     if (AllZeroOperands)
5311       return BaseAlignment;
5312
5313     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
5314     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
5315     // least as much as its type requires.
5316     if (!TD) return 0;
5317
5318     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
5319     if (TD->getTypeAlignment(cast<PointerType>(BasePtrTy)->getElementType())
5320         <= BaseAlignment) {
5321       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
5322       return TD->getTypeAlignment(cast<PointerType>(GEPTy)->getElementType());
5323     }
5324     return 0;
5325   }
5326   return 0;
5327 }
5328
5329
5330 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding
5331 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
5332 /// the heavy lifting.
5333 ///
5334 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
5335   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
5336   if (!II) return visitCallSite(&CI);
5337
5338   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
5339   // visitCallSite.
5340   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
5341     bool Changed = false;
5342
5343     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
5344     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
5345       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
5346
5347       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
5348         if (CI->getRawValue() == 1) {
5349           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
5350           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
5351           // alignment is sufficient.
5352         }
5353     }
5354
5355     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
5356     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
5357     // into a call to memcpy.
5358     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
5359       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
5360         if (GVSrc->isConstant()) {
5361           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
5362           const char *Name;
5363           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(3) ==
5364               Type::UIntTy)
5365             Name = "llvm.memcpy.i32";
5366           else
5367             Name = "llvm.memcpy.i64";
5368           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
5369                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
5370           CI.setOperand(0, MemCpy);
5371           Changed = true;
5372         }
5373     }
5374
5375     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
5376     // set, update the alignment.
5377     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
5378       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
5379       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
5380       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
5381       if (MI->getAlignment()->getRawValue() < Align) {
5382         MI->setAlignment(ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Align));
5383         Changed = true;
5384       }
5385     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
5386       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
5387       if (MI->getAlignment()->getRawValue() < Alignment) {
5388         MI->setAlignment(ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Alignment));
5389         Changed = true;
5390       }
5391     }
5392
5393     if (Changed) return II;
5394   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(II)) {
5395     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
5396     // stoppoint in the chain, it is not needed.
5397     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
5398         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
5399       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
5400           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
5401         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
5402         return EraseInstFromFunction(CI);
5403       }
5404   } else {
5405     switch (II->getIntrinsicID()) {
5406     default: break;
5407     case Intrinsic::stackrestore: {
5408       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
5409       // happen when variable allocas are DCE'd.
5410       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
5411         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
5412           BasicBlock::iterator BI = SS;
5413           if (&*++BI == II)
5414             return EraseInstFromFunction(CI);
5415         }
5416       }
5417
5418       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
5419       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
5420       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
5421       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
5422         BasicBlock::iterator BI = II;
5423         bool CannotRemove = false;
5424         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
5425           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
5426               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
5427             CannotRemove = true;
5428             break;
5429           }
5430         }
5431         if (!CannotRemove)
5432           return EraseInstFromFunction(CI);
5433       }
5434       break;
5435     }
5436     }
5437   }
5438
5439   return visitCallSite(II);
5440 }
5441
5442 // InvokeInst simplification
5443 //
5444 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
5445   return visitCallSite(&II);
5446 }
5447
5448 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
5449 //
5450 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
5451   bool Changed = false;
5452
5453   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
5454   // to the arguments of the call/invoke.
5455   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
5456
5457   Value *Callee = CS.getCalledValue();
5458
5459   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
5460     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
5461       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
5462       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
5463       // be unreachable, as the call is undefined.
5464       new StoreInst(ConstantBool::True,
5465                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
5466       if (!OldCall->use_empty())
5467         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
5468       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
5469         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
5470       return 0;
5471     }
5472
5473   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
5474     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
5475     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
5476     // that we can't modify the CFG here.
5477     new StoreInst(ConstantBool::True,
5478                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
5479                   CS.getInstruction());
5480
5481     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
5482       CS.getInstruction()->
5483         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
5484
5485     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
5486       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
5487       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
5488                      ConstantBool::True, II);
5489     }
5490     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
5491   }
5492
5493   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
5494   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
5495   if (FTy->isVarArg()) {
5496     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
5497     // the call.
5498     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
5499            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
5500       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
5501         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
5502         // area, we can eliminate the use of the cast.
5503         Value *Op = CI->getOperand(0);
5504         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
5505           *I = Op;
5506           Changed = true;
5507         }
5508       }
5509   }
5510
5511   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
5512 }
5513
5514 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
5515 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
5516 //
5517 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
5518   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
5519   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
5520   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
5521     return false;
5522   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
5523   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
5524
5525   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
5526   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
5527   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
5528   //
5529   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
5530   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
5531
5532   // Check to see if we are changing the return type...
5533   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
5534     if (Callee->isExternal() &&
5535         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
5536         !Caller->use_empty())
5537       return false;   // Cannot transform this return value...
5538
5539     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
5540     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
5541     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
5542     // the critical edge).  Bail out in this case.
5543     if (!Caller->use_empty())
5544       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
5545         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
5546              UI != E; ++UI)
5547           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
5548             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
5549                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
5550               return false;
5551   }
5552
5553   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
5554   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
5555
5556   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
5557   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
5558     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5559     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
5560     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
5561   }
5562
5563   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
5564       Callee->isExternal())
5565     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
5566
5567   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
5568   // inserting cast instructions as necessary...
5569   std::vector<Value*> Args;
5570   Args.reserve(NumActualArgs);
5571
5572   AI = CS.arg_begin();
5573   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
5574     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5575     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
5576       Args.push_back(*AI);
5577     } else {
5578       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
5579                                          *Caller));
5580     }
5581   }
5582
5583   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
5584   // now...
5585   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
5586     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
5587
5588   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
5589   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
5590     if (!FT->isVarArg()) {
5591       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
5592                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
5593     } else {
5594       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
5595       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
5596         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
5597         if (PTy != (*AI)->getType()) {
5598           // Must promote to pass through va_arg area!
5599           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
5600           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
5601           Args.push_back(Cast);
5602         } else {
5603           Args.push_back(*AI);
5604         }
5605       }
5606     }
5607
5608   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
5609     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
5610
5611   Instruction *NC;
5612   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5613     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
5614                         Args, Caller->getName(), Caller);
5615     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
5616   } else {
5617     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
5618     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
5619       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
5620    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
5621   }
5622
5623   // Insert a cast of the return type as necessary...
5624   Value *NV = NC;
5625   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
5626     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
5627       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
5628
5629       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
5630       // non-phi, instruction in the normal successor block.
5631       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5632         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
5633         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
5634         InsertNewInstBefore(NC, *I);
5635       } else {
5636         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
5637         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
5638       }
5639       AddUsersToWorkList(*Caller);
5640     } else {
5641       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
5642     }
5643   }
5644
5645   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
5646     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
5647   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
5648   removeFromWorkList(Caller);
5649   return true;
5650 }
5651
5652
5653 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
5654 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
5655 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
5656 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
5657   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
5658
5659   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
5660   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
5661   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
5662   // code size and simplifying code.
5663   Constant *ConstantOp = 0;
5664   const Type *CastSrcTy = 0;
5665   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
5666     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
5667   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
5668     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
5669     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
5670     if (ConstantOp == 0) return 0;
5671   } else {
5672     return 0;  // Cannot fold this operation.
5673   }
5674
5675   // Check to see if all arguments are the same operation.
5676   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5677     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
5678     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
5679     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
5680       return 0;
5681     if (CastSrcTy) {
5682       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
5683         return 0;  // Cast operation must match.
5684     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
5685       return 0;
5686     }
5687   }
5688
5689   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
5690   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
5691   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
5692                                PN.getName()+".in");
5693   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
5694
5695   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
5696   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
5697
5698   // Add all operands to the new PHI.
5699   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5700     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
5701     if (NewInVal != InVal)
5702       InVal = 0;
5703     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
5704   }
5705
5706   Value *PhiVal;
5707   if (InVal) {
5708     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
5709     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
5710     PhiVal = InVal;
5711     delete NewPN;
5712   } else {
5713     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
5714     PhiVal = NewPN;
5715   }
5716
5717   // Insert and return the new operation.
5718   if (isa<CastInst>(FirstInst))
5719     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
5720   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
5721     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
5722   else
5723     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
5724                          PhiVal, ConstantOp);
5725 }
5726
5727 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
5728 /// that is dead.
5729 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
5730   if (PN->use_empty()) return true;
5731   if (!PN->hasOneUse()) return false;
5732
5733   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
5734   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
5735     return true;
5736
5737   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
5738     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
5739
5740   return false;
5741 }
5742
5743 // PHINode simplification
5744 //
5745 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
5746   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
5747     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
5748
5749   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
5750   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
5751   // constants.
5752   if (PN.hasOneUse())
5753     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
5754       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
5755         bool AllConstant = true;
5756         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5757           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
5758             AllConstant = false;
5759             break;
5760           }
5761         if (AllConstant) {
5762           // Make a new PHI with all casted values.
5763           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
5764           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5765             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
5766             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
5767                              PN.getIncomingBlock(i));
5768           }
5769
5770           // Update the cast instruction.
5771           CI->setOperand(0, New);
5772           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
5773           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
5774           return &PN;                // PN is now dead!
5775         }
5776       }
5777
5778   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
5779   // reducing code size.
5780   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
5781       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
5782     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
5783       return Result;
5784
5785   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
5786   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
5787   // PHI)... break the cycle.
5788   if (PN.hasOneUse())
5789     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
5790       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
5791       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
5792       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
5793         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
5794     }
5795
5796   return 0;
5797 }
5798
5799 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
5800                                       Instruction *InsertPoint,
5801                                       InstCombiner *IC) {
5802   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
5803   const Type *VTy = V->getType();
5804   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
5805     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
5806     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
5807                                              V->getName()), *InsertPoint);
5808   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
5809                                  *InsertPoint);
5810 }
5811
5812
5813 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
5814   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
5815   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
5816   // If so, eliminate the noop.
5817   if (GEP.getNumOperands() == 1)
5818     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5819
5820   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
5821     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
5822
5823   bool HasZeroPointerIndex = false;
5824   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
5825     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
5826
5827   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
5828     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5829
5830   // Eliminate unneeded casts for indices.
5831   bool MadeChange = false;
5832   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5833   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
5834     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
5835       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
5836         Value *Src = CI->getOperand(0);
5837         const Type *SrcTy = Src->getType();
5838         const Type *DestTy = CI->getType();
5839         if (Src->getType()->isInteger()) {
5840           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
5841                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
5842             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
5843             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
5844             // 32-bit pointer platforms.
5845             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
5846               MadeChange = true;
5847               GEP.setOperand(i, Src);
5848             }
5849           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
5850                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
5851             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
5852             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
5853             // pointer target.
5854             if (SrcTy->isSigned() ||
5855                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
5856               MadeChange = true;
5857               GEP.setOperand(i, Src);
5858             }
5859           }
5860         }
5861       }
5862       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
5863       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
5864       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
5865       // obvious.
5866       Value *Op = GEP.getOperand(i);
5867       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
5868         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5869           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
5870                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
5871           MadeChange = true;
5872         } else {
5873           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
5874                                                 Op->getName()), GEP);
5875           GEP.setOperand(i, Op);
5876           MadeChange = true;
5877         }
5878
5879       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
5880       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
5881       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
5882         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
5883                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
5884         MadeChange = true;
5885       }
5886     }
5887   if (MadeChange) return &GEP;
5888
5889   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
5890   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
5891   // getelementptr instructions into a single instruction.
5892   //
5893   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
5894   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
5895     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
5896
5897   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
5898     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
5899     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
5900     // avoids us creating a TON of code in some cases.
5901     //
5902     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
5903         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
5904       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
5905
5906     std::vector<Value *> Indices;
5907
5908     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
5909     bool EndsWithSequential = false;
5910     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
5911            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
5912       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
5913
5914     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
5915     if (EndsWithSequential) {
5916       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
5917       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
5918       //
5919       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
5920       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
5921         Sum = GO1;
5922       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
5923         Sum = SO1;
5924       } else {
5925         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
5926         // target's pointer size.
5927         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
5928           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
5929             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
5930           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
5931             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
5932           } else {
5933             unsigned PS = TD->getPointerSize();
5934             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5935               // Convert GO1 to SO1's type.
5936               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
5937
5938             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5939               // Convert SO1 to GO1's type.
5940               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
5941             } else {
5942               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
5943               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
5944               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
5945             }
5946           }
5947         }
5948         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
5949           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
5950         else {
5951           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
5952           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
5953         }
5954       }
5955
5956       // Recycle the GEP we already have if possible.
5957       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
5958         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
5959         GEP.setOperand(1, Sum);
5960         return &GEP;
5961       } else {
5962         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5963                        SrcGEPOperands.end()-1);
5964         Indices.push_back(Sum);
5965         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
5966       }
5967     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
5968                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
5969                SrcGEPOperands.size() != 1) {
5970       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
5971       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5972                      SrcGEPOperands.end());
5973       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
5974     }
5975
5976     if (!Indices.empty())
5977       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
5978
5979   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
5980     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
5981     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
5982
5983     // Scan for nonconstants...
5984     std::vector<Constant*> Indices;
5985     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
5986     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
5987       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
5988
5989     if (I == E) {  // If they are all constants...
5990       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
5991
5992       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
5993       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
5994     }
5995   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
5996     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
5997       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
5998     } else if (HasZeroPointerIndex) {
5999       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
6000       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
6001       //
6002       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
6003       //
6004       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
6005       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
6006       if (const ArrayType *XATy =
6007           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
6008         if (const ArrayType *CATy =
6009             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
6010           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
6011             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
6012             // to an array of the same type as the destination pointer
6013             // array.  Because the array type is never stepped over (there
6014             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
6015             GEP.setOperand(0, X);
6016             return &GEP;
6017           }
6018     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
6019       // Transform things like:
6020       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
6021       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
6022       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
6023       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
6024       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
6025           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
6026           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
6027         Value *V = InsertNewInstBefore(
6028                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
6029                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
6030         return new CastInst(V, GEP.getType());
6031       }
6032
6033       // Transform things like:
6034       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
6035       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
6036       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
6037
6038       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
6039           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
6040         uint64_t ArrayEltSize =
6041             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
6042
6043         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
6044         // allow either a mul, shift, or constant here.
6045         Value *NewIdx = 0;
6046         ConstantInt *Scale = 0;
6047         if (ArrayEltSize == 1) {
6048           NewIdx = GEP.getOperand(1);
6049           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
6050         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
6051           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
6052           Scale = CI;
6053         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
6054           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
6055               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
6056             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
6057             if (Inst->getType()->isSigned())
6058               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
6059             else
6060               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
6061             NewIdx = Inst->getOperand(0);
6062           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
6063                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
6064             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
6065             NewIdx = Inst->getOperand(0);
6066           }
6067         }
6068
6069         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
6070         // out, perform the transformation.
6071         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
6072           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
6073             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
6074                                       (int64_t)C->getRawValue() /
6075                                       (int64_t)ArrayEltSize);
6076           else
6077             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
6078                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
6079           if (Scale->getRawValue() != 1) {
6080             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
6081             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
6082             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
6083           }
6084
6085           // Insert the new GEP instruction.
6086           Instruction *Idx =
6087             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
6088                                   NewIdx, GEP.getName());
6089           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
6090           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
6091         }
6092       }
6093     }
6094   }
6095
6096   return 0;
6097 }
6098
6099 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
6100   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
6101   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
6102     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
6103       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
6104       AllocationInst *New = 0;
6105
6106       // Create and insert the replacement instruction...
6107       if (isa<MallocInst>(AI))
6108         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
6109       else {
6110         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
6111         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
6112       }
6113
6114       InsertNewInstBefore(New, AI);
6115
6116       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
6117       // allocas if possible...
6118       //
6119       BasicBlock::iterator It = New;
6120       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
6121
6122       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
6123       // insert our getelementptr instruction...
6124       //
6125       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
6126       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
6127                                        New->getName()+".sub", It);
6128
6129       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
6130       // allocation.
6131       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
6132     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
6133       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
6134     }
6135
6136   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
6137   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
6138   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
6139   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
6140       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
6141     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
6142
6143   return 0;
6144 }
6145
6146 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
6147   Value *Op = FI.getOperand(0);
6148
6149   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
6150   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
6151     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
6152       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
6153       return &FI;
6154     }
6155
6156   // free undef -> unreachable.
6157   if (isa<UndefValue>(Op)) {
6158     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
6159     new StoreInst(ConstantBool::True,
6160                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
6161     return EraseInstFromFunction(FI);
6162   }
6163
6164   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
6165   // when lots of inlining happens.
6166   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
6167     return EraseInstFromFunction(FI);
6168
6169   return 0;
6170 }
6171
6172
6173 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
6174 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
6175   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
6176   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
6177
6178   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
6179   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
6180     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6181
6182     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
6183       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
6184       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
6185       // constants.
6186       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
6187         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
6188           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
6189             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
6190             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
6191             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
6192             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6193           }
6194
6195       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
6196           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
6197           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
6198           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
6199           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
6200                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
6201
6202         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
6203         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
6204         // the result of the loaded value.
6205         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
6206                                                              CI->getName(),
6207                                                          LI.isVolatile()),LI);
6208         // Now cast the result of the load.
6209         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
6210       }
6211     }
6212   }
6213   return 0;
6214 }
6215
6216 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
6217 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
6218 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
6219 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
6220 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
6221   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
6222   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
6223
6224   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
6225   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
6226   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
6227   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
6228   // the load entirely).
6229   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
6230
6231   while (BBI != E) {
6232     --BBI;
6233
6234     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
6235       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
6236     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
6237       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
6238
6239   }
6240   return false;
6241 }
6242
6243 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
6244   Value *Op = LI.getOperand(0);
6245
6246   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
6247   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
6248     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
6249       return Res;
6250
6251   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
6252   if (LI.isVolatile()) return 0;
6253
6254   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
6255     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
6256     // If the instruction immediately before this is a store to the same
6257     // address, do a simple form of store->load forwarding.
6258     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
6259       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
6260         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
6261     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
6262       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
6263         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
6264   }
6265
6266   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
6267     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
6268         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
6269       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
6270       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
6271       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
6272       // CFG.
6273       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
6274                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
6275       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
6276     }
6277
6278   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
6279     // load null/undef -> undef
6280     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
6281       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
6282       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
6283       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
6284       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
6285                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
6286       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
6287     }
6288
6289     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
6290     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
6291       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
6292         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
6293
6294     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
6295     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
6296       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
6297         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
6298           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
6299             if (Constant *V =
6300                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
6301               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
6302         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
6303           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
6304           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
6305           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
6306           // CFG.
6307           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
6308                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
6309           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
6310         }
6311
6312       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
6313         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
6314           return Res;
6315       }
6316   }
6317
6318   if (Op->hasOneUse()) {
6319     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
6320     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
6321     // exposes redundancy in the code.
6322     //
6323     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
6324     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
6325     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
6326     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
6327     // unconditionally.
6328     //
6329     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
6330       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
6331       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
6332           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
6333         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
6334                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
6335         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
6336                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
6337         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
6338       }
6339
6340       // load (select (cond, null, P)) -> load P
6341       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
6342         if (C->isNullValue()) {
6343           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
6344           return &LI;
6345         }
6346
6347       // load (select (cond, P, null)) -> load P
6348       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
6349         if (C->isNullValue()) {
6350           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
6351           return &LI;
6352         }
6353
6354     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
6355       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
6356       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
6357
6358       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
6359       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
6360       // loaded from the PHI.
6361       if (Safe) {
6362         BasicBlock::iterator I = &LI;
6363         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
6364           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
6365             Safe = false;
6366             break;
6367           }
6368       }
6369
6370       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
6371         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
6372                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
6373           Safe = false;
6374
6375       if (Safe) {
6376         // Create the PHI.
6377         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
6378         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
6379         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
6380
6381         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
6382           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
6383           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
6384           if (TheLoad == 0) {
6385             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
6386             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
6387                                                        InVal->getName()+".val"),
6388                                           *BB->getTerminator());
6389           }
6390           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
6391         }
6392         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
6393       }
6394     }
6395   }
6396   return 0;
6397 }
6398
6399 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
6400 /// when possible.
6401 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
6402   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
6403   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
6404
6405   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
6406   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
6407     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6408
6409     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
6410       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
6411       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
6412       // constants.
6413       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
6414         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
6415           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
6416             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
6417             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
6418             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
6419             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6420           }
6421
6422       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
6423           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
6424                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
6425
6426         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
6427         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
6428         // the value to be stored.
6429         Value *NewCast;
6430         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
6431           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
6432         else
6433           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
6434                                                         SrcPTy,
6435                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
6436
6437         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
6438       }
6439     }
6440   }
6441   return 0;
6442 }
6443
6444 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
6445   Value *Val = SI.getOperand(0);
6446   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
6447
6448   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
6449     EraseInstFromFunction(SI);
6450     ++NumCombined;
6451     return 0;
6452   }
6453
6454   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
6455   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
6456   // situation often occurs with bitfield accesses.
6457   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
6458   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
6459        --ScanInsts) {
6460     --BBI;
6461
6462     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
6463       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
6464       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
6465         ++NumDeadStore;
6466         ++BBI;
6467         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
6468         continue;
6469       }
6470       break;
6471     }
6472
6473     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
6474     if (BBI->mayWriteToMemory() || isa<LoadInst>(BBI))
6475       break;
6476   }
6477
6478
6479   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
6480
6481   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
6482   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
6483     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
6484       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
6485       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
6486         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
6487       ++NumCombined;
6488     }
6489     return 0;  // Do not modify these!
6490   }
6491
6492   // store undef, Ptr -> noop
6493   if (isa<UndefValue>(Val)) {
6494     EraseInstFromFunction(SI);
6495     ++NumCombined;
6496     return 0;
6497   }
6498
6499   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
6500   // source instead.
6501   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
6502     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
6503       return Res;
6504   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
6505     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
6506       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
6507         return Res;
6508
6509
6510   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
6511   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
6512   BBI = &SI; ++BBI;
6513   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
6514     if (BI->isUnconditional()) {
6515       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
6516       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
6517       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
6518       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
6519
6520       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
6521       BasicBlock *Other = 0;
6522       if (*PI != BI->getParent())
6523         Other = *PI;
6524       ++PI;
6525       if (PI != pred_end(Dest)) {
6526         if (*PI != BI->getParent())
6527           if (Other)
6528             Other = 0;
6529           else
6530             Other = *PI;
6531         if (++PI != pred_end(Dest))
6532           Other = 0;
6533       }
6534       if (Other) {  // If only one other pred...
6535         BBI = Other->getTerminator();
6536         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
6537         // there is an instruction before the branch.
6538         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
6539             BBI != Other->begin()) {
6540           --BBI;
6541           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
6542
6543           // If this instruction is a store to the same location.
6544           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
6545             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
6546             // node now if we need it.
6547             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
6548             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
6549               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
6550               PN->reserveOperandSpace(2);
6551               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
6552               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
6553               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
6554             }
6555
6556             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
6557             // insert it.
6558             BBI = Dest->begin();
6559             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
6560             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
6561                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
6562
6563             // Nuke the old stores.
6564             EraseInstFromFunction(SI);
6565             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
6566             ++NumCombined;
6567             return 0;
6568           }
6569         }
6570       }
6571     }
6572
6573   return 0;
6574 }
6575
6576
6577 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
6578   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
6579   Value *X = 0;
6580   BasicBlock *TrueDest;
6581   BasicBlock *FalseDest;
6582   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
6583       !isa<Constant>(X)) {
6584     // Swap Destinations and condition...
6585     BI.setCondition(X);
6586     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6587     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6588     return &BI;
6589   }
6590
6591   // Cannonicalize setne -> seteq
6592   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
6593   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
6594                       TrueDest, FalseDest)))
6595     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
6596          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
6597       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
6598       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
6599       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
6600       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
6601       // Swap Destinations and condition...
6602       BI.setCondition(NewSCC);
6603       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6604       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6605       removeFromWorkList(I);
6606       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6607       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
6608       return &BI;
6609     }
6610
6611   return 0;
6612 }
6613
6614 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
6615   Value *Cond = SI.getCondition();
6616   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
6617     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
6618       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6619         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
6620         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
6621           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
6622                                                 AddRHS));
6623         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
6624         WorkList.push_back(I);
6625         return &SI;
6626       }
6627   }
6628   return 0;
6629 }
6630
6631 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
6632 /// is to leave as a vector operation.
6633 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
6634   if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
6635     return true;
6636   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(V)) {
6637     if (isConstant) return true;
6638     // If all elts are the same, we can extract.
6639     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
6640     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
6641       if (C->getOperand(i) != Op0)
6642         return false;
6643     return true;
6644   }
6645   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6646   if (!I) return false;
6647
6648   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
6649   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
6650   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
6651       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
6652     return true;
6653   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
6654     return true;
6655   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
6656     if (BO->hasOneUse() &&
6657         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
6658          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
6659       return true;
6660
6661   return false;
6662 }
6663
6664 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
6665   if (ConstantAggregateZero *C =
6666       dyn_cast<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0))) {
6667     // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0
6668     const Type *Ty = cast<PackedType>(C->getType())->getElementType();
6669     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(Ty));
6670   }
6671   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(EI.getOperand(0))) {
6672     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
6673     // with that operand
6674     Constant *op0 = C->getOperand(0);
6675     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
6676       if (C->getOperand(i) != op0) {
6677         op0 = 0;
6678         break;
6679       }
6680     if (op0)
6681       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
6682   }
6683
6684   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0)))
6685     if (I->hasOneUse()) {
6686       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
6687       // profitable to do so
6688       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
6689         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
6690         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
6691           ExtractElementInst *newEI0 =
6692             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
6693                                    EI.getName()+".lhs");
6694           ExtractElementInst *newEI1 =
6695             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
6696                                    EI.getName()+".rhs");
6697           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
6698           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
6699           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
6700         }
6701       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6702         Value *Ptr = InsertCastBefore(I->getOperand(0),
6703                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
6704         GetElementPtrInst *GEP =
6705           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1),
6706                                 I->getName() + ".gep");
6707         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
6708         return new LoadInst(GEP);
6709       } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
6710         // Extracting the inserted element?
6711         if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
6712           return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
6713         // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
6714         // be the same value, replace with the pre-inserted value.
6715         if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1)))
6716           return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(0));
6717       }
6718     }
6719   return 0;
6720 }
6721
6722
6723 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
6724   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
6725                  WorkList.end());
6726 }
6727
6728
6729 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
6730 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
6731 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
6732 /// end of its block.
6733 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
6734   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
6735
6736   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
6737   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
6738
6739   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
6740   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
6741     return false;
6742
6743   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
6744   // the end of block that could change the value.
6745   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6746     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
6747          Scan != E; ++Scan)
6748       if (Scan->mayWriteToMemory())
6749         return false;
6750   }
6751
6752   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
6753   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
6754
6755   I->moveBefore(InsertPos);
6756   ++NumSunkInst;
6757   return true;
6758 }
6759
6760 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
6761   bool Changed = false;
6762   TD = &getAnalysis<TargetData>();
6763
6764   {
6765     // Populate the worklist with the reachable instructions.
6766     std::set<BasicBlock*> Visited;
6767     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
6768            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
6769       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
6770         WorkList.push_back(I);
6771
6772     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
6773     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
6774     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
6775     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
6776       if (!Visited.count(BB)) {
6777         Instruction *Term = BB->getTerminator();
6778         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
6779           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
6780
6781           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6782           ++NumDeadInst;
6783
6784           if (!I->use_empty())
6785             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
6786           I->eraseFromParent();
6787         }
6788       }
6789   }
6790
6791   while (!WorkList.empty()) {
6792     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
6793     WorkList.pop_back();
6794
6795     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
6796     // Check to see if we can DIE the instruction...
6797     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6798       // Add operands to the worklist...
6799       if (I->getNumOperands() < 4)
6800         AddUsesToWorkList(*I);
6801       ++NumDeadInst;
6802
6803       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6804
6805       I->eraseFromParent();
6806       removeFromWorkList(I);
6807       continue;
6808     }
6809
6810     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
6811     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
6812       Value* Ptr = I->getOperand(0);
6813       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
6814           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
6815           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
6816           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
6817         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
6818         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
6819         bool isFoldableGEP = true;
6820         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6821           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
6822             isFoldableGEP = false;
6823         if (isFoldableGEP) {
6824           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
6825                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
6826           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
6827           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
6828           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
6829         }
6830       }
6831
6832       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
6833
6834       // Add operands to the worklist...
6835       AddUsesToWorkList(*I);
6836       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
6837
6838       ++NumConstProp;
6839       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6840       removeFromWorkList(I);
6841       continue;
6842     }
6843
6844     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
6845     if (I->hasOneUse()) {
6846       BasicBlock *BB = I->getParent();
6847       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
6848       if (UserParent != BB) {
6849         bool UserIsSuccessor = false;
6850         // See if the user is one of our successors.
6851         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
6852           if (*SI == UserParent) {
6853             UserIsSuccessor = true;
6854             break;
6855           }
6856
6857         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
6858         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
6859         // otherwise), we can keep going.
6860         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
6861             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
6862           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
6863           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
6864       }
6865     }
6866
6867     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
6868     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
6869       ++NumCombined;
6870       // Should we replace the old instruction with a new one?
6871       if (Result != I) {
6872         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
6873                         << "    New = " << *Result);
6874
6875         // Everything uses the new instruction now.
6876         I->replaceAllUsesWith(Result);
6877
6878         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
6879         WorkList.push_back(Result);
6880         AddUsersToWorkList(*Result);
6881
6882         // Move the name to the new instruction first...
6883         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
6884         Result->setName(OldName);
6885
6886         // Insert the new instruction into the basic block...
6887         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
6888         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
6889
6890         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
6891           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
6892             ++InsertPos;
6893
6894         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
6895
6896         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
6897         // use counts.
6898         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6899           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6900             WorkList.push_back(OpI);
6901
6902         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
6903         // we do not process an instruction that has been deleted.
6904         removeFromWorkList(I);
6905
6906         // Erase the old instruction.
6907         InstParent->getInstList().erase(I);
6908       } else {
6909         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
6910
6911         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
6912         // if so, remove it.
6913         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6914           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
6915           // use counts.
6916           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6917             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6918               WorkList.push_back(OpI);
6919
6920           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
6921           // occurrences of this instruction.
6922           removeFromWorkList(I);
6923           I->eraseFromParent();
6924         } else {
6925           WorkList.push_back(Result);
6926           AddUsersToWorkList(*Result);
6927         }
6928       }
6929       Changed = true;
6930     }
6931   }
6932
6933   return Changed;
6934 }
6935
6936 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
6937   return new InstCombiner();
6938 }
6939