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