Implement (A&((~A)|B)) -> A&B transformation in the instruction combiner. This
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
191     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
192     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
193                                       Constant *RHSC);
194     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
195     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
196     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
197     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
198                                                 Instruction *LHS,
199                                                 ConstantInt *RHS);
200     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
201                                 ConstantInt *DivRHS);
202
203     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
204                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
205     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
206                                      BinaryOperator &I);
207     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
209     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
211     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
212     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
213     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
214     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
215     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
216     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
217     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
218     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
219     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
220     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
221     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
222     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
223                                 Instruction *FI);
224     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
225     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
226     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
227     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
228     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
229     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
230     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
231     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
232     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
233     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
234     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
235     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
236     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
237     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
238     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
239     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
240
241     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
242     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
243
244   private:
245     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
246     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
247     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
248     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
249                                    bool DoXform = true);
250     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
251
252   public:
253     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
254     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
255     //
256     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
257       assert(New && New->getParent() == 0 &&
258              "New instruction already inserted into a basic block!");
259       BasicBlock *BB = Old.getParent();
260       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
261       AddToWorkList(New);
262       return New;
263     }
264
265     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
266     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
267     /// cast.
268     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
269                             Instruction &Pos) {
270       if (V->getType() == Ty) return V;
271
272       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
273         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
274       
275       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
276       AddToWorkList(C);
277       return C;
278     }
279         
280     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
281       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
282     }
283
284
285     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
286     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
287     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
288     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
289     // modified.
290     //
291     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
292       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
293       if (&I != V) {
294         I.replaceAllUsesWith(V);
295         return &I;
296       } else {
297         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
298         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
299         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
300         return &I;
301       }
302     }
303
304     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
305     // found to be replacable with another preexisting expression or was
306     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
307     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
308     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
309     //
310     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
311       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
312       if (Old != New)
313         Old->replaceAllUsesWith(New);
314       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
315         AddToWorkList(I);
316       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
317         AddToWorkList(I);
318       return true;
319     }
320     
321     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
322     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
323     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
324     // this function.
325     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
326       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
327       AddUsesToWorkList(I);
328       RemoveFromWorkList(&I);
329       I.eraseFromParent();
330       return 0;  // Don't do anything with FI
331     }
332         
333     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
334                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
335       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
336     }
337     
338     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
339                            unsigned Depth = 0) const {
340       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
341     }
342     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
343       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
344     }
345
346   private:
347     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
348     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
349     /// casts that are known to not do anything...
350     ///
351     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
352                                    Value *V, const Type *DestTy,
353                                    Instruction *InsertBefore);
354
355     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
356     /// commutative operators.
357     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
358
359     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
360     /// most-complex to least-complex order.
361     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
362
363     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
364     /// on the demanded bits.
365     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
366                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
367                               unsigned Depth = 0);
368
369     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
370                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
371       
372     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
373     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
374     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
375     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
376
377     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
378     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
379     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
380     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
381     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
382     
383     
384     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
385                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
386     
387     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
388                               bool isSub, Instruction &I);
389     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
390                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
391     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
392     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
393     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
394     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
395     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
396
397
398     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
399
400     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
401                                     unsigned CastOpc,
402                                     int &NumCastsRemoved);
403     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
404                                         unsigned PrefAlign = 0);
405
406   };
407 }
408
409 char InstCombiner::ID = 0;
410 static RegisterPass<InstCombiner>
411 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
412
413 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
414 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
415 static unsigned getComplexity(Value *V) {
416   if (isa<Instruction>(V)) {
417     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
418       return 3;
419     return 4;
420   }
421   if (isa<Argument>(V)) return 3;
422   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
423 }
424
425 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
426 // it.
427 static bool isOnlyUse(Value *V) {
428   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
429 }
430
431 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
432 // though a va_arg area...
433 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
434   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
435     if (ITy->getBitWidth() < 32)
436       return Type::Int32Ty;
437   }
438   return Ty;
439 }
440
441 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
442 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
443 /// operand value, otherwise return null.
444 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
445   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
446     // BitCastInst?
447     return I->getOperand(0);
448   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
449     // GetElementPtrInst?
450     if (GEP->hasAllZeroIndices())
451       return GEP->getOperand(0);
452   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
453     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
454       // BitCast ConstantExp?
455       return CE->getOperand(0);
456     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
457       // GetElementPtr ConstantExp?
458       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
459            I != E; ++I) {
460         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
461         if (!CI || !CI->isZero())
462           // Any non-zero indices? Not cast-like.
463           return 0;
464       }
465       // All-zero indices? This is just like casting.
466       return CE->getOperand(0);
467     }
468   }
469   return 0;
470 }
471
472 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
473 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
474 static Instruction::CastOps 
475 isEliminableCastPair(
476   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
477   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
478   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
479   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
480 ) {
481   
482   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
483   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
484
485   // Get the opcodes of the two Cast instructions
486   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
487   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
488
489   return Instruction::CastOps(
490       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
491                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
492 }
493
494 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
495 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
496 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
497 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
498                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
499   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
500   
501   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
502   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
503     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
504       return false;
505   return true;
506 }
507
508 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
509 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
510 /// casts that are known to not do anything...
511 ///
512 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
513                                              Value *V, const Type *DestTy,
514                                              Instruction *InsertBefore) {
515   if (V->getType() == DestTy) return V;
516   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
517     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
518   
519   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
520 }
521
522 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
523 // operators:
524 //
525 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
526 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
527 //     binary operators.
528 //
529 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
530 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
531 //
532 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
533   bool Changed = false;
534   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
535     Changed = !I.swapOperands();
536
537   if (!I.isAssociative()) return Changed;
538   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
539   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
540     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
541       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
542         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
543                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
544                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
545         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
546         I.setOperand(1, Folded);
547         return true;
548       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
549         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
550             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
551           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
552           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
553
554           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
555           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
556           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
557                                                     Op1->getOperand(0),
558                                                     Op1->getName(), &I);
559           AddToWorkList(New);
560           I.setOperand(0, New);
561           I.setOperand(1, Folded);
562           return true;
563         }
564     }
565   return Changed;
566 }
567
568 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
569 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
570 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
571 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
572   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
573     return false;
574   I.swapOperands();
575   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
576   return true;
577 }
578
579 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
580 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
581 //
582 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
583   if (BinaryOperator::isNeg(V))
584     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
585
586   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
587   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
588     return ConstantExpr::getNeg(C);
589
590   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
591     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
592       return ConstantExpr::getNeg(C);
593
594   return 0;
595 }
596
597 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
598   if (BinaryOperator::isNot(V))
599     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
600
601   // Constants can be considered to be not'ed values...
602   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
603     return ConstantInt::get(~C->getValue());
604   return 0;
605 }
606
607 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
608 // other computations (because it has a constant operand), return the
609 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
610 // Otherwise, return null.
611 //
612 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
613   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
614     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
615       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
616         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
617           return I->getOperand(0);
618       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
619         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
620           // The multiplier is really 1 << CST.
621           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
622           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
623           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
624           return I->getOperand(0);
625         }
626     }
627   return 0;
628 }
629
630 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
631 /// expression, return it.
632 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
633   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
634   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
635     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
636       return cast<User>(V);
637   return false;
638 }
639
640 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
641 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
642 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
643   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
644     return I->getOpcode();
645   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
646     return CE->getOpcode();
647   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
648   return Instruction::UserOp1;
649 }
650
651 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
652 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
653   APInt Val(C->getValue());
654   return ConstantInt::get(++Val);
655 }
656 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
657 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
658   APInt Val(C->getValue());
659   return ConstantInt::get(--Val);
660 }
661 /// Add - Add two ConstantInts together
662 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
663   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
664 }
665 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
666 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
667   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
668 }
669 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
670 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
671   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
672 }
673 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
674 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
675   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
676 }
677 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
678 /// this size.
679 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
680   uint32_t W = C1->getBitWidth();
681   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
682   if (sign) {
683     LHSExt.sext(W * 2);
684     RHSExt.sext(W * 2);
685   } else {
686     LHSExt.zext(W * 2);
687     RHSExt.zext(W * 2);
688   }
689
690   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
691
692   if (sign) {
693     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
694     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
695     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
696   } else 
697     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
698 }
699
700
701 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
702 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
703 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
704 /// constant and return true.
705 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
706                                    APInt Demanded) {
707   assert(I && "No instruction?");
708   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
709
710   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
711   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
712   if (!OpC) return false;
713
714   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
715   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
716   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
717     return false;
718
719   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
720   Demanded &= OpC->getValue();
721   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
722   return true;
723 }
724
725 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
726 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
727 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
728 // min/max.
729 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
730                                                    const APInt& KnownZero,
731                                                    const APInt& KnownOne,
732                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
733   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
734   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
735          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
736          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
737          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
738   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
739
740   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
741   // bit if it is unknown.
742   Min = KnownOne;
743   Max = KnownOne|UnknownBits;
744   
745   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
746     Min.set(BitWidth-1);
747     Max.clear(BitWidth-1);
748   }
749 }
750
751 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
752 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
753 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
754 // min/max.
755 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
756                                                      const APInt &KnownZero,
757                                                      const APInt &KnownOne,
758                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
759   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
760   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
761          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
762          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
763          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
764   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
765   
766   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
767   Min = KnownOne;
768   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
769   Max = KnownOne|UnknownBits;
770 }
771
772 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
773 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
774 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
775 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
776 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
777 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
778 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
779 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
780 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
781 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
782 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
783 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
784 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
785 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
786 /// and KnownOne must all be the same.
787 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
788                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
789                                         unsigned Depth) {
790   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
791   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
792   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
793   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
794   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
795          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
796          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
797          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
798           must have same BitWidth");
799   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
800     // We know all of the bits for a constant!
801     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
802     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
803     return false;
804   }
805   
806   KnownZero.clear(); 
807   KnownOne.clear();
808   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
809     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
810       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
811       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
812       return false;
813     }
814     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
815     // just set the DemandedMask to all bits.
816     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
817   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
818     if (V != UndefValue::get(VTy))
819       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
820     return false;
821   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
822     return false;
823   }
824   
825   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
826   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
827
828   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
829   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
830   switch (I->getOpcode()) {
831   default:
832     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
833     break;
834   case Instruction::And:
835     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
836     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
837                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
838       return true;
839     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
840            "Bits known to be one AND zero?"); 
841
842     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
843     // LHS.
844     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
845                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
846       return true;
847     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
848            "Bits known to be one AND zero?"); 
849
850     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
851     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
852     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
853         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
854       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
855     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
856         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
857       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
858     
859     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
860     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
861       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
862       
863     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
864     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
865       return UpdateValueUsesWith(I, I);
866       
867     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
868     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
869     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
870     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
871     break;
872   case Instruction::Or:
873     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
874     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
875                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
876       return true;
877     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
878            "Bits known to be one AND zero?"); 
879     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
880     // LHS.
881     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
882                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
883       return true;
884     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
885            "Bits known to be one AND zero?"); 
886     
887     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
888     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
889     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
890         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
891       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
892     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
893         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
894       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
895
896     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
897     // the other side, just use the 'other' side.
898     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
899         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
900       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
901     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
902         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
903       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
904         
905     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
906     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
907       return UpdateValueUsesWith(I, I);
908           
909     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
910     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
911     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
912     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
913     break;
914   case Instruction::Xor: {
915     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
916                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
917       return true;
918     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
919            "Bits known to be one AND zero?"); 
920     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
921                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
922       return true;
923     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
924            "Bits known to be one AND zero?"); 
925     
926     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
927     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
928     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
929       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
930     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
931       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
932     
933     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
934     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
935                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
936     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
937     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
938                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
939     
940     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
941     // other, turn this into an *inclusive* or.
942     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
943     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
944       Instruction *Or =
945         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
946                                  I->getName());
947       InsertNewInstBefore(Or, *I);
948       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
949     }
950     
951     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
952     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
953     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
954     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
955     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
956       // all known
957       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
958         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
959         Instruction *And = 
960           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
961         InsertNewInstBefore(And, *I);
962         return UpdateValueUsesWith(I, And);
963       }
964     }
965     
966     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
967     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
968     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
969       return UpdateValueUsesWith(I, I);
970     
971     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
972     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
973     break;
974   }
975   case Instruction::Select:
976     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
977                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
978       return true;
979     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
980                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
981       return true;
982     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
983            "Bits known to be one AND zero?"); 
984     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
985            "Bits known to be one AND zero?"); 
986     
987     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
991       return UpdateValueUsesWith(I, I);
992     
993     // Only known if known in both the LHS and RHS.
994     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
995     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
996     break;
997   case Instruction::Trunc: {
998     uint32_t truncBf = 
999       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1000     DemandedMask.zext(truncBf);
1001     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1002     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1003     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1004                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1005       return true;
1006     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1007     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1008     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1009     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1010            "Bits known to be one AND zero?"); 
1011     break;
1012   }
1013   case Instruction::BitCast:
1014     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1015       return false;
1016       
1017     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1018                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1019       return true;
1020     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1021            "Bits known to be one AND zero?"); 
1022     break;
1023   case Instruction::ZExt: {
1024     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1025     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1026     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1027     
1028     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1029     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1030     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1031     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1032                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1033       return true;
1034     DemandedMask.zext(BitWidth);
1035     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1036     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1037     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1038            "Bits known to be one AND zero?"); 
1039     // The top bits are known to be zero.
1040     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1041     break;
1042   }
1043   case Instruction::SExt: {
1044     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1045     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1046     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1047     
1048     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1049                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1050
1051     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1052     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1053     // bit is demanded.
1054     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1055       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1056       
1057     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1058     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1059     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1060     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1061                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1062       return true;
1063     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1064     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1065     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1066     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1067            "Bits known to be one AND zero?"); 
1068       
1069     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1070     // top bits of the result.
1071
1072     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1073     // convert this into a zero extension.
1074     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1075     {
1076       // Convert to ZExt cast
1077       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1078       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1079     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1080       RHSKnownOne |= NewBits;
1081     }
1082     break;
1083   }
1084   case Instruction::Add: {
1085     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1086     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1087     // either.
1088     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1089       
1090     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1091     // we can do.
1092     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1093       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1094       // won't work if the RHS is zero.
1095       if (RHS->isZero())
1096         break;
1097       
1098       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1099       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1100       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1101
1102       // Find information about known zero/one bits in the input.
1103       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1104                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1105         return true;
1106
1107       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1108       // the constant.
1109       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1110         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1111       
1112       // Avoid excess work.
1113       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1114         break;
1115       
1116       // Turn it into OR if input bits are zero.
1117       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1118         Instruction *Or =
1119           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1120                                    I->getName());
1121         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1122         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1123       }
1124       
1125       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1126       // depending on potential carries from the input constant and the
1127       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1128       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1129       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1130       
1131       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1132       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1133       // this scan.
1134       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1135       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1136       
1137       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1138       
1139       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1140       // other, and there is no input carry.
1141       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1142                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1143       
1144       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1145       // is no input carry.
1146       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1147     } else {
1148       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1149       // the high bits of its LHS or RHS.
1150       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1151         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1152         // significant bit and all those below it.
1153         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1154         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1155                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1156           return true;
1157         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1158                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1159           return true;
1160       }
1161     }
1162     break;
1163   }
1164   case Instruction::Sub:
1165     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1166     // the high bits of its LHS or RHS.
1167     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1168       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1169       // significant bit and all those below it.
1170       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1171       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1172       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1173                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1174         return true;
1175       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1176                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1177         return true;
1178     }
1179     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1180     // the known zeros and ones.
1181     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1182     break;
1183   case Instruction::Shl:
1184     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1185       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1186       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1187       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1188                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1189         return true;
1190       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1191              "Bits known to be one AND zero?"); 
1192       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1193       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1194       // low bits known zero.
1195       if (ShiftAmt)
1196         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1197     }
1198     break;
1199   case Instruction::LShr:
1200     // For a logical shift right
1201     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1202       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1203       
1204       // Unsigned shift right.
1205       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1206       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1207                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1208         return true;
1209       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1210              "Bits known to be one AND zero?"); 
1211       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1212       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1213       if (ShiftAmt) {
1214         // Compute the new bits that are at the top now.
1215         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1216         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1217       }
1218     }
1219     break;
1220   case Instruction::AShr:
1221     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1222     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1223     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1224     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1225     if (DemandedMask == 1) {
1226       // Perform the logical shift right.
1227       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1228                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1229       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1230       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1231     }    
1232
1233     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1234     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1235     if (DemandedMask.isSignBit())
1236       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1237     
1238     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1239       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1240       
1241       // Signed shift right.
1242       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1243       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1244       // demanded.
1245       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1246         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1247       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1248                                DemandedMaskIn,
1249                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1250         return true;
1251       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1252              "Bits known to be one AND zero?"); 
1253       // Compute the new bits that are at the top now.
1254       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1255       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1256       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1257         
1258       // Handle the sign bits.
1259       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1260       // Adjust to where it is now in the mask.
1261       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1262         
1263       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1264       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1265       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1266           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1267         // Perform the logical shift right.
1268         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1269                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1270         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1271         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1272       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1273         RHSKnownOne |= HighBits;
1274       }
1275     }
1276     break;
1277   case Instruction::SRem:
1278     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1279       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1280       if (RA.isPowerOf2()) {
1281         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1282           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1283
1284         APInt LowBits = RA - 1;
1285         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1286         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1287                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1288           return true;
1289
1290         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1291           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1292
1293         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1294
1295         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1296       }
1297     }
1298     break;
1299   case Instruction::URem: {
1300     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1301     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1302     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1303                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1304       return true;
1305
1306     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1307     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1308                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1309       return true;
1310
1311     Leaders = std::max(Leaders,
1312                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1313     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1314     break;
1315   }
1316   case Instruction::Call:
1317     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1318       switch (II->getIntrinsicID()) {
1319       default: break;
1320       case Intrinsic::bswap: {
1321         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1322         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1323         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1324         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1325           
1326         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1327         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1328         // have 14 leading zeros, round to 8.
1329         NLZ &= ~7;
1330         NTZ &= ~7;
1331         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1332         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1333           unsigned ResultBit = NTZ;
1334           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1335           
1336           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1337           // the right place.
1338           Instruction *NewVal;
1339           if (InputBit > ResultBit)
1340             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1341                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1342           else
1343             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1344                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1345           NewVal->takeName(I);
1346           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1347           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1348         }
1349           
1350         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1351         break;
1352       }
1353       }
1354     }
1355     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1356     break;
1357   }
1358   
1359   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1360   // constant.
1361   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1362     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1363   return false;
1364 }
1365
1366
1367 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1368 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1369 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1370 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1371 ///
1372 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1373 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1374 /// returned.  This returns null if no change was made.
1375 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1376                                                 uint64_t &UndefElts,
1377                                                 unsigned Depth) {
1378   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1379   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1380   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1381   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1382
1383   if (isa<UndefValue>(V)) {
1384     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1385     UndefElts = EltMask;
1386     return 0;
1387   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1388     UndefElts = EltMask;
1389     return UndefValue::get(V->getType());
1390   }
1391
1392   UndefElts = 0;
1393   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1394     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1395     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1396
1397     std::vector<Constant*> Elts;
1398     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1399       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1400         Elts.push_back(Undef);
1401         UndefElts |= (1ULL << i);
1402       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1403         Elts.push_back(Undef);
1404         UndefElts |= (1ULL << i);
1405       } else {                               // Otherwise, defined.
1406         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1407       }
1408
1409     // If we changed the constant, return it.
1410     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1411     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1412   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1413     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1414     // set to undef.
1415     
1416     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1417     // anything.
1418     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1419       return 0;
1420     
1421     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1422     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1423     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1424     std::vector<Constant*> Elts;
1425     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1426       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1427     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1428     return ConstantVector::get(Elts);
1429   }
1430   
1431   // Limit search depth.
1432   if (Depth == 10)
1433     return false;
1434
1435   // If multiple users are using the root value, procede with
1436   // simplification conservatively assuming that all elements
1437   // are needed.
1438   if (!V->hasOneUse()) {
1439     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1440     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1441     // the main instcombine process.
1442     if (Depth != 0)
1443       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1444       return false;
1445
1446     // Conservatively assume that all elements are needed.
1447     DemandedElts = EltMask;
1448   }
1449   
1450   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1451   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1452   
1453   bool MadeChange = false;
1454   uint64_t UndefElts2;
1455   Value *TmpV;
1456   switch (I->getOpcode()) {
1457   default: break;
1458     
1459   case Instruction::InsertElement: {
1460     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1461     // demand exactly the same input as we produce.
1462     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1463     if (Idx == 0) {
1464       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1465       // which elt is getting updated.
1466       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1467                                         UndefElts2, Depth+1);
1468       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1469       break;
1470     }
1471     
1472     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1473     // insertelement.
1474     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1475     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1476       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1477     
1478     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1479     // input demanded set is simpler than the output set.
1480     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1481                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1482                                       UndefElts, Depth+1);
1483     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1484
1485     // The inserted element is defined.
1486     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1487     break;
1488   }
1489   case Instruction::ShuffleVector: {
1490     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1491     uint64_t LHSVWidth =
1492       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1493     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1494     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1495       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1496         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1497         if (MaskVal != -1u) {
1498           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1499                  "shufflevector mask index out of range!");
1500           if (MaskVal < LHSVWidth)
1501             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1502           else
1503             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1504         }
1505       }
1506     }
1507
1508     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1509                                       UndefElts2, Depth+1);
1510     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1511
1512     uint64_t UndefElts3;
1513     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1514                                       UndefElts3, Depth+1);
1515     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1516
1517     bool NewUndefElts = false;
1518     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1519       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1520       if (MaskVal == -1u) {
1521         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1522         UndefElts |= NewBit;
1523       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1524         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1525         NewUndefElts |= NewBit;
1526         UndefElts |= NewBit;
1527       } else {
1528         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1529         NewUndefElts |= NewBit;
1530         UndefElts |= NewBit;
1531       }
1532     }
1533
1534     if (NewUndefElts) {
1535       // Add additional discovered undefs.
1536       std::vector<Constant*> Elts;
1537       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1538         if (UndefElts & (1ULL << i))
1539           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1540         else
1541           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1542                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1543       }
1544       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1545       MadeChange = true;
1546     }
1547     break;
1548   }
1549   case Instruction::BitCast: {
1550     // Vector->vector casts only.
1551     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1552     if (!VTy) break;
1553     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1554     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1555     unsigned Ratio;
1556
1557     if (VWidth == InVWidth) {
1558       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1559       // elements as are demanded of us.
1560       Ratio = 1;
1561       InputDemandedElts = DemandedElts;
1562     } else if (VWidth > InVWidth) {
1563       // Untested so far.
1564       break;
1565       
1566       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1567       // then an input element is live if any of the corresponding output
1568       // elements are live.
1569       Ratio = VWidth/InVWidth;
1570       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1571         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1572           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1573       }
1574     } else {
1575       // Untested so far.
1576       break;
1577       
1578       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1579       // then an input element is live if the corresponding output element is
1580       // live.
1581       Ratio = InVWidth/VWidth;
1582       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1583         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1584           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1585     }
1586     
1587     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1588     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1589                                       UndefElts2, Depth+1);
1590     if (TmpV) {
1591       I->setOperand(0, TmpV);
1592       MadeChange = true;
1593     }
1594     
1595     UndefElts = UndefElts2;
1596     if (VWidth > InVWidth) {
1597       assert(0 && "Unimp");
1598       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1599       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1600       // undef.
1601       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1602         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1603           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1604     } else if (VWidth < InVWidth) {
1605       assert(0 && "Unimp");
1606       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1607       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1608       // elements are undef.
1609       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1610       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1611         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1612           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1613     }
1614     break;
1615   }
1616   case Instruction::And:
1617   case Instruction::Or:
1618   case Instruction::Xor:
1619   case Instruction::Add:
1620   case Instruction::Sub:
1621   case Instruction::Mul:
1622     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1623     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1624                                       UndefElts, Depth+1);
1625     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1626     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1627                                       UndefElts2, Depth+1);
1628     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1629       
1630     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1631     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1632     UndefElts &= UndefElts2;
1633     break;
1634     
1635   case Instruction::Call: {
1636     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1637     if (!II) break;
1638     switch (II->getIntrinsicID()) {
1639     default: break;
1640       
1641     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1642     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1643     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1644     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1645     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1646     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1647     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1648     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1649     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1650     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1651       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1652                                         UndefElts, Depth+1);
1653       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1654       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1655                                         UndefElts2, Depth+1);
1656       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1657
1658       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1659       // scalarize it now.
1660       if (DemandedElts == 1) {
1661         switch (II->getIntrinsicID()) {
1662         default: break;
1663         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1664         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1665         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1666         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1667           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1668           Value *LHS = II->getOperand(1);
1669           Value *RHS = II->getOperand(2);
1670           // Extract the element as scalars.
1671           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1672           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1673           
1674           switch (II->getIntrinsicID()) {
1675           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1676           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1677           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1678             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1679                                                         II->getName()), *II);
1680             break;
1681           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1682           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1683             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1684                                                          II->getName()), *II);
1685             break;
1686           }
1687           
1688           Instruction *New =
1689             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1690                                       II->getName());
1691           InsertNewInstBefore(New, *II);
1692           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1693           return New;
1694         }            
1695       }
1696         
1697       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1698       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1699       UndefElts &= UndefElts2;
1700       break;
1701     }
1702     break;
1703   }
1704   }
1705   return MadeChange ? I : 0;
1706 }
1707
1708
1709 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1710 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1711 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1712 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1713 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1714 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1715 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1716 ///
1717 template<typename Functor>
1718 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1719   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1720   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1721
1722   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1723   if (F.shouldApply(LHS))
1724     return F.apply(Root);
1725
1726   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1727   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1728   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1729     // Should we apply this transform to the RHS?
1730     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1731
1732     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1733     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1734       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1735       ShouldApply = true;
1736     }
1737
1738     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1739     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1740     if (ShouldApply) {
1741       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1742       // and perform the reassociation.
1743       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1744
1745       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1746       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1747
1748       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1749       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1750       if (&Root == TmpLHSI) {
1751         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1752         return 0;
1753       }
1754       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1755       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1756       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1757       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1758       ARI = Root;
1759
1760       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1761       // get to LHSI.
1762       while (TmpLHSI != LHSI) {
1763         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1764         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1765         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1766         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1767         ARI = NextLHSI;
1768
1769         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1770         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1771         TmpLHSI = NextLHSI;
1772         ExtraOperand = NextOp;
1773       }
1774
1775       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1776       // the transformation...
1777       return F.apply(Root);
1778     }
1779
1780     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1781   }
1782   return 0;
1783 }
1784
1785 namespace {
1786
1787 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1788 struct AddRHS {
1789   Value *RHS;
1790   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1791   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1792   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1793     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1794                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1795   }
1796 };
1797
1798 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1799 //                 iff C1&C2 == 0
1800 struct AddMaskingAnd {
1801   Constant *C2;
1802   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1803   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1804     ConstantInt *C1;
1805     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1806            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1807   }
1808   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1809     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1810   }
1811 };
1812
1813 }
1814
1815 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1816                                              InstCombiner *IC) {
1817   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1818     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1819       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1820
1821     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1822           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1823   }
1824
1825   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1826   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1827   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1828
1829   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1830     if (ConstIsRHS)
1831       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1832     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1833   }
1834
1835   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1836   if (!ConstIsRHS)
1837     std::swap(Op0, Op1);
1838   Instruction *New;
1839   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1840     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1841   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1842     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1843                           SO->getName()+".cmp");
1844   else {
1845     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1846     abort();
1847   }
1848   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1849 }
1850
1851 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1852 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1853 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1854 // not have a second operand.
1855 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1856                                      InstCombiner *IC) {
1857   // Don't modify shared select instructions
1858   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1859   Value *TV = SI->getOperand(1);
1860   Value *FV = SI->getOperand(2);
1861
1862   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1863     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1864     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1865
1866     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1867     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1868
1869     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1870                               SelectFalseVal);
1871   }
1872   return 0;
1873 }
1874
1875
1876 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1877 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1878 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1879 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1880   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1881   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1882   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1883
1884   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1885   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1886   // or if *it* is a PHI, bail out.
1887   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1888   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1889     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1890       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1891       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1892       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1893       
1894       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1895       // loop.
1896       if (NonConstBB == I.getParent())
1897         return 0;
1898     }
1899   
1900   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1901   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1902   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1903   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1904   if (NonConstBB) {
1905     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1906     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1907   }
1908
1909   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1910   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1911   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1912   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1913   NewPN->takeName(PN);
1914
1915   // Next, add all of the operands to the PHI.
1916   if (I.getNumOperands() == 2) {
1917     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1918     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1919       Value *InV = 0;
1920       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1921         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1922           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1923         else
1924           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1925       } else {
1926         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1927         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1928           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1929                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1930                                        NonConstBB->getTerminator());
1931         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1932           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1933                                 CI->getPredicate(),
1934                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1935                                 NonConstBB->getTerminator());
1936         else
1937           assert(0 && "Unknown binop!");
1938         
1939         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1940       }
1941       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1942     }
1943   } else { 
1944     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1945     const Type *RetTy = CI->getType();
1946     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1947       Value *InV;
1948       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1949         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1950       } else {
1951         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1952         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1953                                I.getType(), "phitmp", 
1954                                NonConstBB->getTerminator());
1955         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1956       }
1957       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1958     }
1959   }
1960   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1961 }
1962
1963
1964 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1965 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1966 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1967 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1968 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1969   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1970   // ones.
1971   
1972   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1973   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1974   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1975   // sign extend fine.
1976   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1977     return true;
1978   
1979   
1980   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1981   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1982   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1983   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1984   
1985   // TODO: Implement.
1986   
1987   return false;
1988 }
1989
1990
1991 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1992   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1993   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1994
1995   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1996     // X + undef -> undef
1997     if (isa<UndefValue>(RHS))
1998       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1999
2000     // X + 0 --> X
2001     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2002       if (RHSC->isNullValue())
2003         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2004     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2005       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2006                               (I.getType())->getValueAPF()))
2007         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2008     }
2009
2010     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2011       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2012       const APInt& Val = CI->getValue();
2013       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2014       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2015         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2016       
2017       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2018       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2019       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2020         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2021         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2022                                  KnownZero, KnownOne))
2023           return &I;
2024       }
2025
2026       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2027       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2028         if (CI->isAllOnesValue() &&
2029             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2030           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2031                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2032                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2033     }
2034
2035     if (isa<PHINode>(LHS))
2036       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2037         return NV;
2038     
2039     ConstantInt *XorRHS = 0;
2040     Value *XorLHS = 0;
2041     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2042         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2043       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2044       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2045       
2046       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2047       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2048       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2049       do {
2050         if (TySizeBits > Size) {
2051           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2052           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2053           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2054               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2055             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2056             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2057                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2058               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2059             break;
2060           }
2061         }
2062         Size >>= 1;
2063         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2064         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2065       } while (Size >= 1);
2066       
2067       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2068       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2069       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2070       // that the back ends can handle.
2071       const Type *MiddleType = 0;
2072       switch (Size) {
2073         default: break;
2074         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2075         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2076         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2077       }
2078       if (MiddleType) {
2079         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2080         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2081         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2082       }
2083     }
2084   }
2085
2086   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2087     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2088
2089   // X + X --> X << 1
2090   if (I.getType()->isInteger()) {
2091     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2092
2093     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2094       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2095         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2096           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2097     }
2098     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2099       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2100         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2101           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2102     }
2103   }
2104
2105   // -A + B  -->  B - A
2106   // -A + -B  -->  -(A + B)
2107   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2108     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2109       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2110         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2111         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2112         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2113       }
2114     }
2115     
2116     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2117   }
2118
2119   // A + -B  -->  A - B
2120   if (!isa<Constant>(RHS))
2121     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2122       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2123
2124
2125   ConstantInt *C2;
2126   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2127     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2128       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2129
2130     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2131     ConstantInt *C1;
2132     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2133       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2134   }
2135
2136   // X + X*C --> X * (C+1)
2137   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2138     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2139
2140   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2141   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2142     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2143   
2144
2145   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2146   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2147     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2148       return R;
2149   
2150   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2151   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2152     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2153     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2154     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2155     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2156     if (LHSKnownZero != 0) {
2157       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2158       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2159       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2160       
2161       // No bits in common -> bitwise or.
2162       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2163         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2164     }
2165   }
2166
2167   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2168   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2169     Value *W, *X, *Y, *Z;
2170     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2171         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2172       if (W != Y) {
2173         if (W == Z) {
2174           std::swap(Y, Z);
2175         } else if (Y == X) {
2176           std::swap(W, X);
2177         } else if (X == Z) {
2178           std::swap(Y, Z);
2179           std::swap(W, X);
2180         }
2181       }
2182
2183       if (W == Y) {
2184         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2185                                                             LHS->getName()), I);
2186         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2187       }
2188     }
2189   }
2190
2191   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2192     Value *X = 0;
2193     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2194       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2195
2196     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2197     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2198       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2199       if (Anded == CRHS) {
2200         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2201         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2202         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2203
2204         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2205         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2206
2207         // See if the and mask includes all of these bits.
2208         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2209
2210         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2211           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2212           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2213                                                             LHS->getName()), I);
2214           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2215         }
2216       }
2217     }
2218
2219     // Try to fold constant add into select arguments.
2220     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2221       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2222         return R;
2223   }
2224
2225   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2226   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2227   {
2228     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2229     Value *Other = RHS;
2230     if (!CI) {
2231       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2232       Other = LHS;
2233     }
2234     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2235         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2236          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2237         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2238       unsigned AS =
2239         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2240       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2241                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2242       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2243       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2244     }
2245   }
2246   
2247   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2248   {
2249     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2250     Value *A = RHS;
2251     if (!SI) {
2252       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2253       A = LHS;
2254     }
2255     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2256       Value *TV = SI->getTrueValue();
2257       Value *FV = SI->getFalseValue();
2258       Value *N;
2259
2260       // Can we fold the add into the argument of the select?
2261       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2262       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2263         // Fold the add into the true select value.
2264         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2265       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2266         // Fold the add into the false select value.
2267         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2268     }
2269   }
2270   
2271   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2272   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2273     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2274       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2275
2276   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2277   // integer add followed by a sext.
2278   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2279     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2280     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2281       Constant *CI = 
2282         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2283       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2284           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2285           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2286         // Insert the new, smaller add.
2287         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2288                                                         CI, "addconv");
2289         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2290         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2291       }
2292     }
2293     
2294     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2295     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2296       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2297       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2298       // integer add will not overflow.
2299       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2300           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2301           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2302                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2303         // Insert the new integer add.
2304         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2305                                                         RHSConv->getOperand(0),
2306                                                         "addconv");
2307         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2308         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2309       }
2310     }
2311   }
2312   
2313   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2314   // integer add followed by a promotion.
2315   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2316     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2317     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2318     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2319     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2320     // instcombined.
2321     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2322       Constant *CI = 
2323       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2324       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2325           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2326           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2327         // Insert the new integer add.
2328         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2329                                                         CI, "addconv");
2330         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2331         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2332       }
2333     }
2334     
2335     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2336     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2337       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2338       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2339       // and if the integer add will not overflow.
2340       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2341           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2342           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2343                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2344         // Insert the new integer add.
2345         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2346                                                         RHSConv->getOperand(0),
2347                                                         "addconv");
2348         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2349         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2350       }
2351     }
2352   }
2353   
2354   return Changed ? &I : 0;
2355 }
2356
2357 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2358   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2359
2360   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2361       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2362     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2363
2364   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2365   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2366     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2367
2368   if (isa<UndefValue>(Op0))
2369     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2370   if (isa<UndefValue>(Op1))
2371     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2372
2373   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2374     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2375     if (C->isAllOnesValue())
2376       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2377
2378     // C - ~X == X + (1+C)
2379     Value *X = 0;
2380     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2381       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2382
2383     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2384     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2385     if (C->isZero()) {
2386       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2387         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2388           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2389             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2390             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2391                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2392               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2393               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2394                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2395             }
2396           }
2397         }
2398         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2399           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2400             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2401             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2402                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2403               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2404               return BinaryOperator::CreateLShr(
2405                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2406             }
2407           }
2408         }
2409       }
2410     }
2411
2412     // Try to fold constant sub into select arguments.
2413     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2414       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2415         return R;
2416
2417     if (isa<PHINode>(Op0))
2418       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2419         return NV;
2420   }
2421
2422   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2423     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2424
2425   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2426     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2427         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2428       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2429         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2430       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2431         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2432       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2433         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2434           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2435           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2436                                            Op1I->getOperand(0));
2437       }
2438     }
2439
2440     if (Op1I->hasOneUse()) {
2441       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2442       // is not used by anyone else...
2443       //
2444       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2445           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2446         // Swap the two operands of the subexpr...
2447         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2448         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2449         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2450
2451         // Create the new top level add instruction...
2452         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2453       }
2454
2455       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2456       //
2457       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2458           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2459         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2460
2461         Value *NewNot =
2462           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2463         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2464       }
2465
2466       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2467       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2468         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2469           if (CSI->isZero())
2470             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2471               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2472                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2473
2474       // X - X*C --> X * (1-C)
2475       ConstantInt *C2 = 0;
2476       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2477         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2478         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2479       }
2480     }
2481   }
2482
2483   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2484     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2485       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2486         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2487           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2488         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2489           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2490       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2491         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2492           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2493       }
2494     }
2495
2496   ConstantInt *C1;
2497   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2498     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2499       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2500
2501     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2502     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2503       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2504   }
2505   return 0;
2506 }
2507
2508 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2509 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2510 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2511 /// signed.
2512 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2513                            bool &TrueIfSigned) {
2514   switch (pred) {
2515   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2516     TrueIfSigned = true;
2517     return RHS->isZero();
2518   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2519     TrueIfSigned = true;
2520     return RHS->isAllOnesValue();
2521   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2522     TrueIfSigned = false;
2523     return RHS->isAllOnesValue();
2524   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2525     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2526     TrueIfSigned = true;
2527     return RHS->getValue() ==
2528       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2529   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2530     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2531     TrueIfSigned = true;
2532     return RHS->getValue().isSignBit();
2533   default:
2534     return false;
2535   }
2536 }
2537
2538 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2539   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2540   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2541
2542   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2543     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2544
2545   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2546   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2547     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2548
2549       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2550       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2551         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2552           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2553             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2554                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2555
2556       if (CI->isZero())
2557         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2558       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2559         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2560       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2561         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2562
2563       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2564       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2565         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2566                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2567       }
2568     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2569       if (Op1F->isNullValue())
2570         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2571
2572       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2573       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2574       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2575         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2576     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2577       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2578         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2579
2580       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2581         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2582           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2583
2584         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2585         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2586           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2587             if (F->isExactlyValue(1.0))
2588               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2589           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2590             if (CI->equalsInt(1))
2591               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2592         }
2593       }
2594     }
2595     
2596     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2597       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2598           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2599         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2600         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2601                                                      Op1, "tmp");
2602         InsertNewInstBefore(Add, I);
2603         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2604                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2605         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2606         
2607       }
2608
2609     // Try to fold constant mul into select arguments.
2610     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2611       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2612         return R;
2613
2614     if (isa<PHINode>(Op0))
2615       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2616         return NV;
2617   }
2618
2619   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2620     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2621       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2622
2623   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2624   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2625   {
2626     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2627     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2628     if (!BO ||
2629         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2630          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2631       Op1 = Op0;
2632       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2633     }
2634     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2635     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2636         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2637         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2638          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2639       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2640
2641       Instruction *Rem;
2642       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2643         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2644       else
2645         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2646
2647       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2648       Rem->takeName(BO);
2649
2650       if (Op1BO == Op1)
2651         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2652       else
2653         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2654     }
2655   }
2656
2657   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2658     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2659
2660   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2661   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2662   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2663   // formed.
2664   CastInst *BoolCast = 0;
2665   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2666     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2667       BoolCast = CI;
2668   if (!BoolCast)
2669     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2670       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2671         BoolCast = CI;
2672   if (BoolCast) {
2673     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2674       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2675       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2676       bool TIS = false;
2677       
2678       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2679       // multiply into a shift/and combination.
2680       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2681           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2682           TIS) {
2683         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2684         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2685                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2686         Value *V =
2687           InsertNewInstBefore(
2688             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2689                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2690                                             ".mask"), I);
2691
2692         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2693         // or truncate to the multiply type.
2694         if (I.getType() != V->getType()) {
2695           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2696           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2697           Instruction::CastOps opcode = 
2698             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2699              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2700           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2701         }
2702
2703         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2704         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2705       }
2706     }
2707   }
2708
2709   return Changed ? &I : 0;
2710 }
2711
2712 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2713 /// instruction.
2714 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2715   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2716   
2717   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2718   int NonNullOperand = -1;
2719   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2720     if (ST->isNullValue())
2721       NonNullOperand = 2;
2722   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2723   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2724     if (ST->isNullValue())
2725       NonNullOperand = 1;
2726   
2727   if (NonNullOperand == -1)
2728     return false;
2729   
2730   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2731   
2732   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2733   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2734   
2735   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2736   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2737   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2738   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2739   // propagate a known value of the condition into its other users.
2740   
2741   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2742   // early exit.
2743   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2744     return true;
2745   
2746   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2747   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2748   
2749   while (BBI != BBFront) {
2750     --BBI;
2751     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2752     // information from below it cannot be propagated above it.
2753     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2754       break;
2755     
2756     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2757     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2758          I != E; ++I) {
2759       if (*I == SI) {
2760         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2761         AddToWorkList(BBI);
2762       } else if (*I == SelectCond) {
2763         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2764                                    ConstantInt::getFalse();
2765         AddToWorkList(BBI);
2766       }
2767     }
2768     
2769     // If we past the instruction, quit looking for it.
2770     if (&*BBI == SI)
2771       SI = 0;
2772     if (&*BBI == SelectCond)
2773       SelectCond = 0;
2774     
2775     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2776     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2777       break;
2778     
2779   }
2780   return true;
2781 }
2782
2783
2784 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2785 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2786 /// used by the visitors to those instructions.
2787 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2788 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2789   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2790
2791   // undef / X -> 0        for integer.
2792   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2793   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2794     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2795       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2796     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2797   }
2798
2799   // X / undef -> undef
2800   if (isa<UndefValue>(Op1))
2801     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2802
2803   return 0;
2804 }
2805
2806 /// This function implements the transforms common to both integer division
2807 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2808 /// division instructions.
2809 /// @brief Common integer divide transforms
2810 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2811   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2812
2813   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2814   if (Op0 == Op1) {
2815     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2816       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2817       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2818       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2819     }
2820
2821     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2822     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2823   }
2824   
2825   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2826     return Common;
2827   
2828   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2829   // This does not apply for fdiv.
2830   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2831     return &I;
2832
2833   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2834     // div X, 1 == X
2835     if (RHS->equalsInt(1))
2836       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2837
2838     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2839     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2840       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2841         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2842           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2843             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2844           else 
2845             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2846                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2847         }
2848
2849     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2850       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2851         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2852           return R;
2853       if (isa<PHINode>(Op0))
2854         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2855           return NV;
2856     }
2857   }
2858
2859   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2860   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2861     if (LHS->equalsInt(0))
2862       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2863
2864   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2865   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2866     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2867
2868   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2869     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
2870       // div X, 1 == X
2871       if (X->isOne())
2872         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2873   }
2874
2875   return 0;
2876 }
2877
2878 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2879   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2880
2881   // Handle the integer div common cases
2882   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2883     return Common;
2884
2885   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2886     // X udiv C^2 -> X >> C
2887     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2888     // if so, convert to a right shift.
2889     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2890       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2891                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2892
2893     // X udiv C, where C >= signbit
2894     if (C->getValue().isNegative()) {
2895       Value *IC = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, C),
2896                                       I);
2897       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
2898                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2899     }
2900   }
2901
2902   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2903   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2904     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2905         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2906       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2907       if (C1.isPowerOf2()) {
2908         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2909         const Type *NTy = N->getType();
2910         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2911           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2912           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2913         }
2914         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2915       }
2916     }
2917   }
2918   
2919   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2920   // where C1&C2 are powers of two.
2921   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2922     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2923       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2924         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2925         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2926           // Compute the shift amounts
2927           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2928           // Construct the "on true" case of the select
2929           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2930           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2931                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2932           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2933   
2934           // Construct the "on false" case of the select
2935           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2936           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2937                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2938           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2939
2940           // construct the select instruction and return it.
2941           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2942         }
2943       }
2944   return 0;
2945 }
2946
2947 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2948   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2949
2950   // Handle the integer div common cases
2951   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2952     return Common;
2953
2954   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2955     // sdiv X, -1 == -X
2956     if (RHS->isAllOnesValue())
2957       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2958
2959     ConstantInt *RHSNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
2960     APInt RHSNegAPI(RHSNeg->getValue());
2961
2962     APInt NegOne = -APInt(RHSNeg->getBitWidth(), 1, true);
2963     APInt TwoToExp(RHSNeg->getBitWidth(), 1 << (RHSNeg->getBitWidth() - 1));
2964
2965     // -X/C -> X/-C, if and only if negation doesn't overflow.
2966     if ((RHS->getValue().isNegative() && RHSNegAPI.slt(TwoToExp - 1)) ||
2967         (RHS->getValue().isNonNegative() && RHSNegAPI.sgt(TwoToExp * NegOne))) {
2968       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0)) {
2969         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSNeg)) {
2970           ConstantInt *CINeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(CI));
2971           APInt CINegAPI(CINeg->getValue());
2972
2973           if ((CI->getValue().isNegative() && CINegAPI.slt(TwoToExp - 1)) ||
2974               (CI->getValue().isNonNegative() && CINegAPI.sgt(TwoToExp*NegOne)))
2975             return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg,
2976                                               ConstantExpr::getNeg(RHS));
2977         }
2978       }
2979     }
2980   }
2981
2982   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2983   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2984   if (I.getType()->isInteger()) {
2985     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2986     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2987       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2988       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2989     }
2990   }      
2991   
2992   return 0;
2993 }
2994
2995 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2996   return commonDivTransforms(I);
2997 }
2998
2999 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3000 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3001 /// is used by the visitors to those instructions.
3002 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3003 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3004   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3005
3006   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3007   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3008     if (LHS->isNullValue())
3009       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3010
3011   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3012     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3013       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3014     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3015   }
3016   if (isa<UndefValue>(Op1))
3017     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3018
3019   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3020   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3021     return &I;
3022
3023   return 0;
3024 }
3025
3026 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3027 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3028 /// remainder instructions.
3029 /// @brief Common integer remainder transforms
3030 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3031   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3032
3033   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3034     return common;
3035
3036   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3037     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3038     if (RHS->equalsInt(0))
3039       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3040     
3041     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3042       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3043
3044     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3045       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3046         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3047           return R;
3048       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3049         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3050           return NV;
3051       }
3052
3053       // See if we can fold away this rem instruction.
3054       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3055       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3056       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3057                                KnownZero, KnownOne))
3058         return &I;
3059     }
3060   }
3061
3062   return 0;
3063 }
3064
3065 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3066   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3067
3068   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3069     return common;
3070   
3071   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3072     // X urem C^2 -> X and C
3073     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3074     // if so, convert to a bitwise and.
3075     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3076       if (C->getValue().isPowerOf2())
3077         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3078   }
3079
3080   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3081     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3082     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3083         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3084       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3085         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3086         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3087                                                                    "tmp"), I);
3088         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3089       }
3090     }
3091   }
3092
3093   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3094   // where C1&C2 are powers of two.
3095   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3096     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3097       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3098         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3099         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3100             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3101           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3102             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3103           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3104             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3105           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3106         }
3107       }
3108   }
3109   
3110   return 0;
3111 }
3112
3113 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3114   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3115
3116   // Handle the integer rem common cases
3117   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3118     return common;
3119   
3120   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3121     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3122         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3123          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3124       // X % -Y -> X % Y
3125       AddUsesToWorkList(I);
3126       I.setOperand(1, RHSNeg);
3127       return &I;
3128     }
3129
3130   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3131   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3132   if (I.getType()->isInteger()) {
3133     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3134     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3135       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3136       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3137     }
3138   }
3139
3140   return 0;
3141 }
3142
3143 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3144   return commonRemTransforms(I);
3145 }
3146
3147 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3148 // constant.
3149 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3150   return CI->getValue().isPowerOf2();
3151 }
3152
3153 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3154 // This is the same as lowones(~X).
3155 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3156   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3157 }
3158
3159 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3160 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3161 ///
3162 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3163 ///
3164 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3165 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3166 ///
3167 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3168 ///   0  A > B
3169 ///   1  A == B
3170 ///   2  A < B
3171 ///
3172 /// <=>  Value  Definition
3173 /// 000     0   Always false
3174 /// 001     1   A >  B
3175 /// 010     2   A == B
3176 /// 011     3   A >= B
3177 /// 100     4   A <  B
3178 /// 101     5   A != B
3179 /// 110     6   A <= B
3180 /// 111     7   Always true
3181 ///  
3182 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3183   switch (ICI->getPredicate()) {
3184     // False -> 0
3185   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3186   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3187   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3188   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3189   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3190   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3191   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3192   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3193   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3194   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3195     // True -> 7
3196   default:
3197     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3198     return 0;
3199   }
3200 }
3201
3202 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3203 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3204 /// predicate by reference.
3205 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3206   isOrdered = false;
3207   switch (CC) {
3208   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3209   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3210   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3211   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3212   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3213   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3214   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3215   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3216   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3217   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3218   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3219   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3220   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3221   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3222     // True -> 7
3223   default:
3224     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3225     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3226     return 0;
3227   }
3228 }
3229
3230 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3231 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3232 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3233 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3234 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3235   switch (code) {
3236   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3237   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3238   case  1: 
3239     if (sign)
3240       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3241     else
3242       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3243   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3244   case  3: 
3245     if (sign)
3246       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3247     else
3248       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3249   case  4: 
3250     if (sign)
3251       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3252     else
3253       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3254   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3255   case  6: 
3256     if (sign)
3257       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3258     else
3259       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3260   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3261   }
3262 }
3263
3264 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3265 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3266 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3267 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3268                            Value *LHS, Value *RHS) {
3269   switch (code) {
3270   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3271   case  0:
3272     if (isordered)
3273       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3274     else
3275       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3276   case  1: 
3277     if (isordered)
3278       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3279     else
3280       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3281   case  2: 
3282     if (isordered)
3283       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3284     else
3285       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3286   case  3: 
3287     if (isordered)
3288       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3289     else
3290       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3291   case  4: 
3292     if (isordered)
3293       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3294     else
3295       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3296   case  5: 
3297     if (isordered)
3298       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3299     else
3300       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3301   case  6: 
3302     if (isordered)
3303       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3304     else
3305       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3306   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3307   }
3308 }
3309
3310 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3311 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3312 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3313   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3314          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3315          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3316 }
3317
3318 namespace { 
3319 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3320 struct FoldICmpLogical {
3321   InstCombiner &IC;
3322   Value *LHS, *RHS;
3323   ICmpInst::Predicate pred;
3324   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3325     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3326       pred(ICI->getPredicate()) {}
3327   bool shouldApply(Value *V) const {
3328     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3329       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3330         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3331                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3332     return false;
3333   }
3334   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3335     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3336     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3337       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3338       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3339     }
3340
3341     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3342     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3343     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3344     unsigned Code;
3345     switch (Log.getOpcode()) {
3346     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3347     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3348     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3349     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3350     }
3351
3352     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3353                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3354       
3355     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3356     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3357       return I;
3358     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3359     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3360   }
3361 };
3362 } // end anonymous namespace
3363
3364 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3365 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3366 // guaranteed to be a binary operator.
3367 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3368                                     ConstantInt *OpRHS,
3369                                     ConstantInt *AndRHS,
3370                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3371   Value *X = Op->getOperand(0);
3372   Constant *Together = 0;
3373   if (!Op->isShift())
3374     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3375
3376   switch (Op->getOpcode()) {
3377   case Instruction::Xor:
3378     if (Op->hasOneUse()) {
3379       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3380       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3381       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3382       And->takeName(Op);
3383       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3384     }
3385     break;
3386   case Instruction::Or:
3387     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3388       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3389
3390     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3391       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3392       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3393       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3394       Or->takeName(Op);
3395       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3396     }
3397     break;
3398   case Instruction::Add:
3399     if (Op->hasOneUse()) {
3400       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3401       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3402       // single bit constant.
3403       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3404
3405       // If there is only one bit set...
3406       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3407         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3408         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3409         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3410         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3411
3412         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3413         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3414           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3415           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3416           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3417           // no effect.
3418           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3419             TheAnd.setOperand(0, X);
3420             return &TheAnd;
3421           } else {
3422             // Pull the XOR out of the AND.
3423             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3424             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3425             NewAnd->takeName(Op);
3426             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3427           }
3428         }
3429       }
3430     }
3431     break;
3432
3433   case Instruction::Shl: {
3434     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3435     // the anded constant includes them, clear them now!
3436     //
3437     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3438     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3439     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3440     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3441
3442     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3443     // Masking out bits that the shift already masks
3444       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3445     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3446       TheAnd.setOperand(1, CI);
3447       return &TheAnd;
3448     }
3449     break;
3450   }
3451   case Instruction::LShr:
3452   {
3453     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3454     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3455     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3456     //
3457     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3458     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3459     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3460     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3461
3462     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3463     // Masking out bits that the shift already masks.
3464       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3465     } else if (CI != AndRHS) {
3466       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3467       return &TheAnd;
3468     }
3469     break;
3470   }
3471   case Instruction::AShr:
3472     // Signed shr.
3473     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3474     // with an and.
3475     if (Op->hasOneUse()) {
3476       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3477       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3478       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3479       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3480       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3481         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3482         // Make the argument unsigned.
3483         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3484         ShVal = InsertNewInstBefore(
3485             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3486                                    Op->getName()), TheAnd);
3487         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3488       }
3489     }
3490     break;
3491   }
3492   return 0;
3493 }
3494
3495
3496 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3497 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3498 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3499 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3500 /// insert new instructions.
3501 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3502                                            bool isSigned, bool Inside, 
3503                                            Instruction &IB) {
3504   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3505             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3506          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3507     
3508   if (Inside) {
3509     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3510       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3511
3512     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3513     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3514       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3515         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3516       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3517     }
3518
3519     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3520     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3521     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3522     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3523     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3524     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3525   }
3526
3527   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3528     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3529
3530   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3531   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3532   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3533     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3534         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3535     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3536   }
3537
3538   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3539   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3540   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3541   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3542   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3543   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3544   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3545 }
3546
3547 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3548 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3549 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3550 // not, since all 1s are not contiguous.
3551 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3552   const APInt& V = Val->getValue();
3553   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3554   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3555
3556   // look for the first zero bit after the run of ones
3557   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3558   // look for the first non-zero bit
3559   ME = V.getActiveBits(); 
3560   return true;
3561 }
3562
3563 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3564 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3565 /// the following xforms:
3566 /// 
3567 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3568 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3569 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3570 ///
3571 /// return (A +/- B).
3572 ///
3573 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3574                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3575                                         Instruction &I) {
3576   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3577   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3578       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3579
3580   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3581
3582   switch (LHSI->getOpcode()) {
3583   default: return 0;
3584   case Instruction::And:
3585     if (And(N, Mask) == Mask) {
3586       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3587       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3588            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3589           Mask->getValue().getBitWidth())
3590         break;
3591
3592       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3593       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3594       // is all N is, ignore it.
3595       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3596       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3597         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3598         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3599         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3600           break;
3601       }
3602     }
3603     return 0;
3604   case Instruction::Or:
3605   case Instruction::Xor:
3606     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3607     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3608          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3609         && And(N, Mask)->isZero())
3610       break;
3611     return 0;
3612   }
3613   
3614   Instruction *New;
3615   if (isSub)
3616     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3617   else
3618     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3619   return InsertNewInstBefore(New, I);
3620 }
3621
3622 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3623 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3624                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3625   Value *Val, *Val2;
3626   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3627   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3628   
3629   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3630   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3631       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3632     return 0;
3633   
3634   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3635   // where C is a power of 2
3636   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3637       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3638     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3639     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3640     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3641   }
3642   
3643   // From here on, we only handle:
3644   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3645   if (Val != Val2) return 0;
3646   
3647   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3648   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3649       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3650       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3651       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3652     return 0;
3653   
3654   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3655   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3656     return 0;
3657     
3658   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3659   bool ShouldSwap;
3660   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3661       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3662        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3663     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3664   else
3665     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3666     
3667   if (ShouldSwap) {
3668     std::swap(LHS, RHS);
3669     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3670     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3671   }
3672
3673   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3674   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3675   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3676   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3677   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3678   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3679   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3680
3681   switch (LHSCC) {
3682   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3683   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3684     switch (RHSCC) {
3685     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3686     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3687     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3688     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3689       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3690     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3691     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3692     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3693       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3694     }
3695   case ICmpInst::ICMP_NE:
3696     switch (RHSCC) {
3697     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3698     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3699       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3700         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3701       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3702     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3703       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3704         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3705       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3706     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3707     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3708     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3709       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3710     case ICmpInst::ICMP_NE:
3711       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3712         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3713         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3714                                                      Val->getName()+".off");
3715         InsertNewInstBefore(Add, I);
3716         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3717                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3718       }
3719       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3720     }
3721     break;
3722   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3723     switch (RHSCC) {
3724     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3725     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3726     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3727       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3728     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3729       break;
3730     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3731     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3732       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3733     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3734       break;
3735     }
3736     break;
3737   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3738     switch (RHSCC) {
3739     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3740     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3741     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3742       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3743     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3744       break;
3745     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3746     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3747       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3748     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3749       break;
3750     }
3751     break;
3752   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3753     switch (RHSCC) {
3754     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3755     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3756     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3757       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3758     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3759       break;
3760     case ICmpInst::ICMP_NE:
3761       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3762         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3763       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3764     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3765       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3766     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3767       break;
3768     }
3769     break;
3770   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3771     switch (RHSCC) {
3772     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3773     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3774     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3775       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3776     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3777       break;
3778     case ICmpInst::ICMP_NE:
3779       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3780         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3781       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3782     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3783       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3784     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3785       break;
3786     }
3787     break;
3788   }
3789  
3790   return 0;
3791 }
3792
3793
3794 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3795   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3796   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3797
3798   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3799     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3800
3801   // and X, X = X
3802   if (Op0 == Op1)
3803     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3804
3805   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3806   // purpose is to compute bits we don't care about.
3807   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3808     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3809     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3810     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3811                              KnownZero, KnownOne))
3812       return &I;
3813   } else {
3814     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3815       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3816         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3817     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3818       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3819     }
3820   }
3821   
3822   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3823     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3824     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3825
3826     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3827     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3828       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3829       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3830       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3831       switch (Op0I->getOpcode()) {
3832       case Instruction::Xor:
3833       case Instruction::Or:
3834         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3835         if (Op0I->hasOneUse()) {
3836           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3837             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3838             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3839                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3840             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3841             return BinaryOperator::Create(
3842                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3843           }
3844           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3845               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3846             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3847             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3848                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3849             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3850             return BinaryOperator::Create(
3851                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3852           }
3853         }
3854
3855         break;
3856       case Instruction::Add:
3857         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3858         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3859         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3860         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3861           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3862         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3863           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3864         break;
3865
3866       case Instruction::Sub:
3867         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3868         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3869         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3870         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3871           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3872
3873         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3874         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3875         if (Op0I->hasOneUse()) {
3876           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3877           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3878           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3879
3880           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3881           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3882               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3883             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3884             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3885             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3886           }
3887         }
3888         break;
3889
3890       case Instruction::Shl:
3891       case Instruction::LShr:
3892         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3893         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3894         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3895           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3896                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3897           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3898           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3899         }
3900         break;
3901       }
3902
3903       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3904         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3905           return Res;
3906     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3907       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3908       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3909       // frequently occurs for bitfield accesses.
3910       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3911         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3912             CastOp->getNumOperands() == 2)
3913           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3914             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3915               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3916               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3917               // This will fold the two constants together, which may allow 
3918               // other simplifications.
3919               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3920                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3921                 CastOp->getName()+".shrunk");
3922               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3923               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3924               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3925               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3926               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3927             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3928               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3929               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3930               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3931               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3932                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3933             }
3934           }
3935       }
3936     }
3937
3938     // Try to fold constant and into select arguments.
3939     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3940       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3941         return R;
3942     if (isa<PHINode>(Op0))
3943       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3944         return NV;
3945   }
3946
3947   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3948   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3949
3950   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3951     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3952
3953   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3954   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3955     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3956                                                I.getName()+".demorgan");
3957     InsertNewInstBefore(Or, I);
3958     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3959   }
3960   
3961   {
3962     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3963     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3964       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3965         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3966     
3967       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3968       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3969         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3970           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3971       }
3972     }
3973     
3974     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3975       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3976         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3977
3978       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3979       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3980         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3981           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3982       }
3983     }
3984     
3985     if (Op0->hasOneUse() &&
3986         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3987       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3988         I.swapOperands();     // Simplify below
3989         std::swap(Op0, Op1);
3990       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3991         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3992         I.swapOperands();     // Simplify below
3993         std::swap(Op0, Op1);
3994       }
3995     }
3996
3997     if (Op1->hasOneUse() &&
3998         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3999       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4000         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4001         std::swap(A, B);
4002       }
4003       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
4004         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
4005         InsertNewInstBefore(NotB, I);
4006         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4007       }
4008     }
4009
4010     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4011     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B)))) {
4012       if (A == Op1)
4013         return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
4014     }
4015     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B))))) {
4016       if (B == Op1)
4017         return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
4018     }
4019     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B)))) {
4020       if (A == Op0)
4021         return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
4022     }
4023     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B))))) {
4024       if (B == Op0)
4025         return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
4026     }
4027   }
4028   
4029   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4030     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4031     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4032       return R;
4033
4034     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4035       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4036         return Res;
4037   }
4038
4039   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4040   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4041     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4042       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4043         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4044         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4045             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4046             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4047                               I.getType(), TD) &&
4048             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4049                               I.getType(), TD)) {
4050           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4051                                                          Op1C->getOperand(0),
4052                                                          I.getName());
4053           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4054           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4055         }
4056       }
4057     
4058   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4059   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4060     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4061       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4062           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4063           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4064         Instruction *NewOp =
4065           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4066                                                         SI1->getOperand(0),
4067                                                         SI0->getName()), I);
4068         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4069                                       SI1->getOperand(1));
4070       }
4071   }
4072
4073   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4074   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4075     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4076       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4077           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4078         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4079         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4080           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4081             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4082             // false.
4083             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4084               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4085             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4086                                 RHS->getOperand(0));
4087           }
4088       } else {
4089         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4090         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4091         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4092             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4093           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4094             // Swap RHS operands to match LHS.
4095             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4096             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4097           }
4098           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4099             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4100             if (Op0CC == Op1CC)
4101               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4102             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4103                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4104               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4105             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4106               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4107             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4108               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4109             bool Op0Ordered;
4110             bool Op1Ordered;
4111             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4112             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4113             if (Op1Pred == 0) {
4114               std::swap(Op0, Op1);
4115               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4116               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4117             }
4118             if (Op0Pred == 0) {
4119               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4120               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4121               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4122                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4123               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4124               // uno && ord -> false
4125               if (!Op0Ordered)
4126                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4127               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4128               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4129                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4130             }
4131           }
4132         }
4133       }
4134     }
4135   }
4136
4137   return Changed ? &I : 0;
4138 }
4139
4140 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4141 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4142 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4143 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4144 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4145 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4146 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4147 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4148 /// match.
4149 ///
4150 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4151 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4152 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4153 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4154 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4155 /// byte of ByteValues is actually being set.
4156 ///
4157 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4158 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4159 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4160 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4161 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4162 ///
4163 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4164                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4165   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4166     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4167     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4168       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4169                                ByteValues) ||
4170              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4171                                ByteValues);
4172     }
4173   
4174     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4175     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4176     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4177       unsigned ShAmt = 
4178         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4179       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4180       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4181         return true;
4182
4183       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4184       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4185         // X << 2 -> collect(X, +2)
4186         OverallLeftShift += ByteShift;
4187         ByteMask >>= ByteShift;
4188       } else {
4189         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4190         OverallLeftShift -= ByteShift;
4191         ByteMask <<= ByteShift;
4192         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4193       }
4194
4195       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4196       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4197
4198       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4199                                ByteValues);
4200     }
4201
4202     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4203     // corresponding bytes in ByteMask.
4204     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4205         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4206       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4207       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4208       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4209       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4210       
4211       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4212         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4213         // the and mask is.
4214         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4215           continue;
4216         
4217         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4218         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4219         if (MaskB == 0) {
4220           ByteMask &= ~(1U << i);
4221           continue;
4222         }
4223         
4224         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4225         if (MaskB != Byte)
4226           return true;
4227
4228         // Otherwise, this byte is kept.
4229       }
4230
4231       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4232                                ByteValues);
4233     }
4234   }
4235   
4236   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4237   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4238   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4239   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4240   // their ultimate destination.
4241   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4242   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4243   
4244   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4245   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4246   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4247   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4248   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4249   // low part, it must be shifted left.
4250   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4251   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4252     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4253       return true;
4254   } else {
4255     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4256       return true;
4257   }
4258   
4259   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4260   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4261   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4262     return true;
4263   ByteValues[DestByteNo] = V;
4264   return false;
4265 }
4266
4267 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4268 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4269 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4270   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4271   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4272       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4273       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4274     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4275   
4276   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4277   /// defines each byte.
4278   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4279   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4280     
4281   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4282   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4283   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4284     return 0;
4285   
4286   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4287   Value *V = ByteValues[0];
4288   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4289   
4290   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4291   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4292     if (ByteValues[i] != V)
4293       return 0;
4294   const Type *Tys[] = { ITy };
4295   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4296   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4297   return CallInst::Create(F, V);
4298 }
4299
4300 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4301 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4302 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4303 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4304                                          Value *C, Value *D) {
4305   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4306   Value *Cond = 0;
4307   if (!match(A, m_SelectCst(m_Value(Cond), -1, 0)))
4308     return 0;
4309
4310   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4311   if (match(D, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4312     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4313   if (match(D, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4314     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4315   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4316   if (match(B, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4317     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4318   if (match(B, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4319     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4320   return 0;
4321 }
4322
4323 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4324 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4325                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4326   Value *Val, *Val2;
4327   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4328   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4329   
4330   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4331   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4332       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4333     return 0;
4334   
4335   // From here on, we only handle:
4336   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4337   if (Val != Val2) return 0;
4338   
4339   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4340   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4341       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4342       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4343       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4344     return 0;
4345   
4346   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4347   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4348     return 0;
4349   
4350   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4351   bool ShouldSwap;
4352   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4353       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4354        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4355     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4356   else
4357     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4358   
4359   if (ShouldSwap) {
4360     std::swap(LHS, RHS);
4361     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4362     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4363   }
4364   
4365   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4366   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4367   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4368   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4369   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4370   // equal.
4371   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4372
4373   switch (LHSCC) {
4374   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4375   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4376     switch (RHSCC) {
4377     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4378     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4379       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4380         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4381         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4382                                                      Val->getName()+".off");
4383         InsertNewInstBefore(Add, I);
4384         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4385         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4386       }
4387       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4388     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4389     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4390       break;
4391     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4392     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4393     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4394       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4395     }
4396     break;
4397   case ICmpInst::ICMP_NE:
4398     switch (RHSCC) {
4399     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4400     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4401     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4402     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4403       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4404     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4405     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4406     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4407       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4408     }
4409     break;
4410   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4411     switch (RHSCC) {
4412     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4413     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4414       break;
4415     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4416       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4417       // this can cause overflow.
4418       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4419         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4420       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4421     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4422       break;
4423     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4424     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4425       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4426     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4427       break;
4428     }
4429     break;
4430   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4431     switch (RHSCC) {
4432     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4433     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4434       break;
4435     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4436       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4437       // this can cause overflow.
4438       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4439         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4440       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4441     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4442       break;
4443     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4444     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4445       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4446     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4447       break;
4448     }
4449     break;
4450   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4451     switch (RHSCC) {
4452     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4453     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4454     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4455       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4456     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4457       break;
4458     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4459     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4460       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4461     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4462       break;
4463     }
4464     break;
4465   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4466     switch (RHSCC) {
4467     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4468     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4469     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4470       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4471     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4472       break;
4473     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4474     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4475       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4476     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4477       break;
4478     }
4479     break;
4480   }
4481   return 0;
4482 }
4483
4484 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4485   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4486   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4487
4488   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4489     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4490
4491   // or X, X = X
4492   if (Op0 == Op1)
4493     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4494
4495   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4496   // purpose is to compute bits we don't care about.
4497   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4498     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4499     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4500     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4501                              KnownZero, KnownOne))
4502       return &I;
4503   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4504     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4505   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4506     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4507       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4508   }
4509     
4510
4511   
4512   // or X, -1 == -1
4513   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4514     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4515     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4516     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4517       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4518       InsertNewInstBefore(Or, I);
4519       Or->takeName(Op0);
4520       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4521                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4522     }
4523
4524     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4525     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4526       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4527       InsertNewInstBefore(Or, I);
4528       Or->takeName(Op0);
4529       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4530                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4531     }
4532
4533     // Try to fold constant and into select arguments.
4534     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4535       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4536         return R;
4537     if (isa<PHINode>(Op0))
4538       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4539         return NV;
4540   }
4541
4542   Value *A = 0, *B = 0;
4543   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4544
4545   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4546     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4547       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4548   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4549     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4550       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4551
4552   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4553   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4554   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4555       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4556       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4557        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4558     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4559       return BSwap;
4560   }
4561   
4562   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4563   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4564       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4565     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4566     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4567     NOr->takeName(Op0);
4568     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4569   }
4570
4571   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4572   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4573       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4574     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4575     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4576     NOr->takeName(Op0);
4577     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4578   }
4579
4580   // (A & C)|(B & D)
4581   Value *C = 0, *D = 0;
4582   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4583       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4584     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4585     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4586     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4587     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4588       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4589       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4590       // replace with V+N.
4591       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4592         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4593             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4594           // Add commutes, try both ways.
4595           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4596             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4597           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4598             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4599         }
4600         // Or commutes, try both ways.
4601         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4602             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4603           // Add commutes, try both ways.
4604           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4605             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4606           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4607             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4608         }
4609       }
4610       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4611     }
4612     
4613     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4614     // terms for V1 & (V2|V3).
4615     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4616       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4617         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4618       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4619         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4620       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4621         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4622       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4623         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4624       
4625       if (V1) {
4626         Value *Or =
4627           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4628         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4629       }
4630     }
4631
4632     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4633     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4634       return Match;
4635     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4636       return Match;
4637     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4638       return Match;
4639     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4640       return Match;
4641   }
4642   
4643   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4644   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4645     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4646       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4647           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4648           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4649         Instruction *NewOp =
4650         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4651                                                      SI1->getOperand(0),
4652                                                      SI0->getName()), I);
4653         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4654                                       SI1->getOperand(1));
4655       }
4656   }
4657
4658   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4659     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4660       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4661   } else {
4662     A = 0;
4663   }
4664   // Note, A is still live here!
4665   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4666     if (Op0 == B)
4667       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4668
4669     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4670     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4671       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4672                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4673       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4674     }
4675   }
4676
4677   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4678   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4679     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4680       return R;
4681
4682     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4683       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4684         return Res;
4685   }
4686     
4687   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4688   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4689     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4690       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4691         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4692             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4693           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4694           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4695               // Only do this if the casts both really cause code to be
4696               // generated.
4697               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4698                                 I.getType(), TD) &&
4699               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4700                                 I.getType(), TD)) {
4701             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4702                                                           Op1C->getOperand(0),
4703                                                           I.getName());
4704             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4705             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4706           }
4707         }
4708       }
4709   }
4710   
4711     
4712   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4713   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4714     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4715       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4716           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4717           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4718         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4719           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4720             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4721             // true.
4722             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4723               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4724             
4725             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4726             // rest.
4727             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4728                                 RHS->getOperand(0));
4729           }
4730       } else {
4731         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4732         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4733         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4734             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4735           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4736             // Swap RHS operands to match LHS.
4737             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4738             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4739           }
4740           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4741             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4742             if (Op0CC == Op1CC)
4743               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4744             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4745                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4746               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4747             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4748               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4749             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4750               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4751             bool Op0Ordered;
4752             bool Op1Ordered;
4753             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4754             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4755             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4756               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4757               // or'ed predicates.
4758               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4759                                        Op0LHS, Op0RHS);
4760               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4761                 return I;
4762               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4763               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4764             }
4765           }
4766         }
4767       }
4768     }
4769   }
4770
4771   return Changed ? &I : 0;
4772 }
4773
4774 namespace {
4775
4776 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4777 struct XorSelf {
4778   Value *RHS;
4779   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4780   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4781   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4782     return &Xor;
4783   }
4784 };
4785
4786 }
4787
4788 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4789   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4790   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4791
4792   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4793     if (isa<UndefValue>(Op0))
4794       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4795       // idiom (misuse).
4796       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4797     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4798   }
4799
4800   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4801   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4802     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4803     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4804   }
4805   
4806   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4807   // purpose is to compute bits we don't care about.
4808   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4809     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4810     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4811     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4812                              KnownZero, KnownOne))
4813       return &I;
4814   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4815     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4816   }
4817
4818   // Is this a ~ operation?
4819   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4820     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4821     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4822     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4823       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4824           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4825         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4826         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4827           Instruction *NotY =
4828             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4829                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4830           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4831           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4832             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4833           else
4834             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4835         }
4836       }
4837     }
4838   }
4839   
4840   
4841   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4842     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4843     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4844       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4845         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4846                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4847
4848       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4849         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4850                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4851     }
4852
4853     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4854     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4855       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4856         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4857           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4858           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4859             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4860                                              Op0C->getDestTy())) {
4861               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4862                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4863                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4864               NewCI->takeName(CI);
4865               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4866             }
4867           }
4868         }
4869       }
4870     }
4871
4872     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4873       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4874       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4875         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4876           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4877           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4878                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4879           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4880         }
4881           
4882       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4883         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4884           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4885           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4886             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4887             return BinaryOperator::CreateSub(
4888                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4889                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4890                                           Op0I->getOperand(0));
4891           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4892             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4893             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4894             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4895
4896           }
4897         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4898           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4899           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4900             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4901             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4902             // NewRHS.
4903             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4904             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4905                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4906             AddToWorkList(Op0I);
4907             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4908             I.setOperand(1, NewRHS);
4909             return &I;
4910           }
4911         }
4912       }
4913     }
4914
4915     // Try to fold constant and into select arguments.
4916     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4917       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4918         return R;
4919     if (isa<PHINode>(Op0))
4920       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4921         return NV;
4922   }
4923
4924   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4925     if (X == Op1)
4926       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4927
4928   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4929     if (X == Op0)
4930       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4931
4932   
4933   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4934   if (Op1I) {
4935     Value *A, *B;
4936     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4937       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4938         Op1I->swapOperands();
4939         I.swapOperands();
4940         std::swap(Op0, Op1);
4941       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4942         I.swapOperands();     // Simplified below.
4943         std::swap(Op0, Op1);
4944       }
4945     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
4946       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
4947     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
4948       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
4949     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4950       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4951         Op1I->swapOperands();
4952         std::swap(A, B);
4953       }
4954       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4955         I.swapOperands();     // Simplified below.
4956         std::swap(Op0, Op1);
4957       }
4958     }
4959   }
4960   
4961   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4962   if (Op0I) {
4963     Value *A, *B;
4964     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4965       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4966         std::swap(A, B);
4967       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4968         Instruction *NotB =
4969           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4970         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4971       }
4972     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
4973       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
4974     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
4975       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
4976     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4977       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4978         std::swap(A, B);
4979       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4980           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4981         Instruction *N =
4982           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4983         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4984       }
4985     }
4986   }
4987   
4988   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4989   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4990       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4991       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4992       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4993     Instruction *NewOp =
4994       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4995                                                     Op1I->getOperand(0),
4996                                                     Op0I->getName()), I);
4997     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4998                                   Op1I->getOperand(1));
4999   }
5000     
5001   if (Op0I && Op1I) {
5002     Value *A, *B, *C, *D;
5003     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5004     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5005         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5006       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5007         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5008     }
5009     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5010     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5011         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5012       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5013         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5014     }
5015     
5016     // (A & B)^(C & D)
5017     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5018         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5019         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5020       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5021       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5022       if (A == C)
5023         X = A, Y = B, Z = D;
5024       else if (A == D)
5025         X = A, Y = B, Z = C;
5026       else if (B == C)
5027         X = B, Y = A, Z = D;
5028       else if (B == D)
5029         X = B, Y = A, Z = C;
5030       
5031       if (X) {
5032         Instruction *NewOp =
5033         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5034         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5035       }
5036     }
5037   }
5038     
5039   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5040   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5041     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5042       return R;
5043
5044   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5045   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5046     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5047       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5048         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5049         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5050             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5051             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5052                               I.getType(), TD) &&
5053             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5054                               I.getType(), TD)) {
5055           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5056                                                          Op1C->getOperand(0),
5057                                                          I.getName());
5058           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5059           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5060         }
5061       }
5062   }
5063
5064   return Changed ? &I : 0;
5065 }
5066
5067 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5068 /// overflowed for this type.
5069 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5070                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5071   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5072
5073   if (IsSigned)
5074     if (In2->getValue().isNegative())
5075       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5076     else
5077       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5078   else
5079     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5080 }
5081
5082 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5083 /// overflowed for this type.
5084 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5085                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5086   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5087
5088   if (IsSigned)
5089     if (In2->getValue().isNegative())
5090       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5091     else
5092       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5093   else
5094     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5095 }
5096
5097 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5098 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5099 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5100 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5101   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5102   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5103   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5104   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5105
5106   // Build a mask for high order bits.
5107   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5108   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5109
5110   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5111        ++i, ++GTI) {
5112     Value *Op = *i;
5113     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5114     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5115       if (OpC->isZero()) continue;
5116       
5117       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5118       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5119         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5120         
5121         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5122           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5123         else
5124           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5125                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5126                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5127                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5128         continue;
5129       }
5130       
5131       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5132       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5133       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5134       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5135         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5136       else {
5137         // Emit an add instruction.
5138         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5139            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5140                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5141       }
5142       continue;
5143     }
5144     // Convert to correct type.
5145     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5146       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5147         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5148       else
5149         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5150                                                  Op->getName()+".c"), I);
5151     }
5152     if (Size != 1) {
5153       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5154       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5155         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5156       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5157         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5158                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5159     }
5160
5161     // Emit an add instruction.
5162     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5163       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5164                                     cast<Constant>(Result));
5165     else
5166       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5167                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5168   }
5169   return Result;
5170 }
5171
5172
5173 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5174 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5175 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5176 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5177 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5178 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5179 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5180 ///
5181 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5182 /// 
5183 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5184                                           InstCombiner &IC) {
5185   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5186   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5187
5188   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5189   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5190   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5191   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5192   // because the expression will cross zero at the same point.
5193   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5194   int64_t Offset = 0;
5195   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5196     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5197       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5198       if (CI->isZero()) continue;
5199
5200       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5201       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5202         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5203       } else {
5204         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5205         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5206       }
5207     } else {
5208       // Found our variable index.
5209       break;
5210     }
5211   }
5212   
5213   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5214   // evaluate it the general way.
5215   if (i == e) return 0;
5216   
5217   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5218   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5219   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5220   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5221   
5222   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5223   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5224     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5225     if (!CI) return 0;
5226    
5227     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5228     if (CI->isZero()) continue;
5229     
5230     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5231     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5232       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5233     } else {
5234       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5235       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5236     }
5237   }
5238   
5239   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5240   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5241   // the index.
5242   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5243   if (Offset == 0) {
5244     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5245     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5246     // computation crosses zero.
5247     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5248       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5249                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5250     return VariableIdx;
5251   }
5252   
5253   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5254   // the pointer size, so get it.
5255   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5256   
5257   Offset &= PtrSizeMask;
5258   VariableScale &= PtrSizeMask;
5259
5260   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5261   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5262   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5263   // multiple of the variable scale.
5264   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5265   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5266     return 0;
5267
5268   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5269   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5270   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5271     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5272                                               true /*SExt*/, 
5273                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5274   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5275   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5276 }
5277
5278
5279 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5280 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5281 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5282                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5283                                        Instruction &I) {
5284   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5285
5286   // Look through bitcasts.
5287   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5288     RHS = BCI->getOperand(0);
5289
5290   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5291   if (PtrBase == RHS) {
5292     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5293     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5294     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5295     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5296     
5297     // If not, synthesize the offset the hard way.
5298     if (Offset == 0)
5299       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5300     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5301                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5302   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5303     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5304     // compare the base pointer.
5305     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5306       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5307       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5308                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5309       if (IndicesTheSame)
5310         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5311           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5312             IndicesTheSame = false;
5313             break;
5314           }
5315
5316       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5317       if (IndicesTheSame)
5318         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5319                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5320
5321       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5322       // different, bail out.
5323       return 0;
5324     }
5325
5326     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5327     bool AllZeros = true;
5328     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5329       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5330           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5331         AllZeros = false;
5332         break;
5333       }
5334     if (AllZeros)
5335       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5336                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5337
5338     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5339     AllZeros = true;
5340     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5341       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5342           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5343         AllZeros = false;
5344         break;
5345       }
5346     if (AllZeros)
5347       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5348
5349     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5350       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5351       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5352       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5353       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5354         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5355           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5356                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5357             // Irreconcilable differences.
5358             NumDifferences = 2;
5359             break;
5360           } else {
5361             if (NumDifferences++) break;
5362             DiffOperand = i;
5363           }
5364         }
5365
5366       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5367         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5368                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5369                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5370
5371       else if (NumDifferences == 1) {
5372         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5373         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5374         // Make sure we do a signed comparison here.
5375         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5376       }
5377     }
5378
5379     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5380     // the result to fold to a constant!
5381     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5382         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5383       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5384       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5385       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5386       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5387     }
5388   }
5389   return 0;
5390 }
5391
5392 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5393 ///
5394 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5395                                                 Instruction *LHSI,
5396                                                 Constant *RHSC) {
5397   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5398   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5399   
5400   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5401   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5402   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5403   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5404   
5405   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5406   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5407   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5408   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5409   
5410   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5411   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5412   if (LHSUnsigned)
5413     ++InputSize;
5414   
5415   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5416   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5417     return 0;
5418   
5419   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5420   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5421   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5422   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5423   
5424   ICmpInst::Predicate Pred;
5425   switch (I.getPredicate()) {
5426   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5427   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5428   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5429     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5430     break;
5431   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5432   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5433     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5434     break;
5435   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5436   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5437     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5438     break;
5439   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5440   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5441     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5442     break;
5443   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5444   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5445     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5446     break;
5447   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5448   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5449     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5450     break;
5451   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5452     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5453   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5454     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5455   }
5456   
5457   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5458   
5459   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5460   
5461   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5462   // comparing an i8 to 300.0.
5463   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5464   
5465   if (!LHSUnsigned) {
5466     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5467     // and large values.
5468     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5469     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5470                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5471     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5472       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5473           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5474         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5475       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5476     }
5477   } else {
5478     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5479     // +INF and large values.
5480     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5481     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5482                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5483     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5484       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5485           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5486         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5487       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5488     }
5489   }
5490   
5491   if (!LHSUnsigned) {
5492     // See if the RHS value is < SignedMin.
5493     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5494     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5495                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5496     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5497       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5498           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5499         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5500       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5501     }
5502   }
5503
5504   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5505   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5506   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5507   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5508   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5509   if (!RHS.isZero() &&
5510       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5511     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5512     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5513     // at this point.
5514     switch (Pred) {
5515     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5516     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5517       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5518     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5519       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5520     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5521       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5522       // (float)int <= -4.4  --> false
5523       if (RHS.isNegative())
5524         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5525       break;
5526     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5527       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5528       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5529       if (RHS.isNegative())
5530         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5531       break;
5532     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5533       // (float)int < -4.4   --> false
5534       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5535       if (RHS.isNegative())
5536         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5537       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5538       break;
5539     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5540       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5541       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5542       if (!RHS.isNegative())
5543         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5544       break;
5545     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5546       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5547       // (float)int > -4.4   --> true
5548       if (RHS.isNegative())
5549         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5550       break;
5551     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5552       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5553       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5554       if (RHS.isNegative())
5555         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5556       break;
5557     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5558       // (float)int >= -4.4   --> true
5559       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5560       if (!RHS.isNegative())
5561         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5562       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5563       break;
5564     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5565       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5566       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5567       if (!RHS.isNegative())
5568         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5569       break;
5570     }
5571   }
5572
5573   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5574   // comparison.
5575   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5576 }
5577
5578 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5579   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5580   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5581
5582   // Fold trivial predicates.
5583   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5584     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5585   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5586     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5587   
5588   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5589   if (Op0 == Op1) {
5590     switch (I.getPredicate()) {
5591     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5592     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5593     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5594     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5595       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5596     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5597     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5598     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5599       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5600       
5601     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5602     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5603     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5604     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5605       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5606       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5607       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5608       return &I;
5609       
5610     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5611     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5612     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5613     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5614       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5615       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5616       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5617       return &I;
5618     }
5619   }
5620     
5621   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5622     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5623
5624   // Handle fcmp with constant RHS
5625   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5626     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5627     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5628       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5629         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5630           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5631         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5632                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5633         // True if unordered.
5634         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5635       }
5636     }
5637     
5638     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5639       switch (LHSI->getOpcode()) {
5640       case Instruction::PHI:
5641         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5642         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5643         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5644         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5645           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5646             return NV;
5647         break;
5648       case Instruction::SIToFP:
5649       case Instruction::UIToFP:
5650         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5651           return NV;
5652         break;
5653       case Instruction::Select:
5654         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5655         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5656         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5657         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5658         if (LHSI->hasOneUse()) {
5659           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5660             // Fold the known value into the constant operand.
5661             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5662             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5663             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5664                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5665                                                       I.getName()), I);
5666           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5667             // Fold the known value into the constant operand.
5668             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5669             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5670             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5671                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5672                                                       I.getName()), I);
5673           }
5674         }
5675
5676         if (Op1)
5677           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5678         break;
5679       }
5680   }
5681
5682   return Changed ? &I : 0;
5683 }
5684
5685 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5686   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5687   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5688   const Type *Ty = Op0->getType();
5689
5690   // icmp X, X
5691   if (Op0 == Op1)
5692     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5693                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5694
5695   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5696     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5697   
5698   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5699   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5700   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5701        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5702       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5703        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5704     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5705                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5706
5707   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5708   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5709     switch (I.getPredicate()) {
5710     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5711     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5712       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5713       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5714       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5715     }
5716     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5717       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5718
5719     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5720       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5721       // FALL THROUGH
5722     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5723       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5724       InsertNewInstBefore(Not, I);
5725       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5726     }
5727     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5728       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5729       // FALL THROUGH
5730     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5731       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5732       InsertNewInstBefore(Not, I);
5733       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5734     }
5735     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5736       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5737       // FALL THROUGH
5738     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5739       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5740       InsertNewInstBefore(Not, I);
5741       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5742     }
5743     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5744       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5745       // FALL THROUGH
5746     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5747       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5748       InsertNewInstBefore(Not, I);
5749       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5750     }
5751     }
5752   }
5753
5754   // See if we are doing a comparison with a constant.
5755   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5756     Value *A, *B;
5757     
5758     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5759     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5760         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5761       // (icmp cond A B) if cond is equality
5762       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5763     }
5764     
5765     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5766     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5767     // them being folded in the code below.
5768     switch (I.getPredicate()) {
5769     default: break;
5770     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5771       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5772         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5773       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5774     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5775       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5776         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5777       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5778     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5779       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5780         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5781       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5782     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5783       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5784         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5785       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5786     }
5787     
5788     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5789     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5790     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5791     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5792     
5793     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5794     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5795     bool UnusedBit;
5796     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5797     
5798     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5799                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5800                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5801                              KnownZero, KnownOne, 0))
5802       return &I;
5803         
5804     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5805     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5806     // EQ and NE we use unsigned values.
5807     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5808     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5809       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5810     else
5811       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5812     
5813     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5814     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5815     // that code below can assume that Min != Max.
5816     if (Min == Max)
5817       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5818                                                           ConstantInt::get(Min),
5819                                                           CI));
5820     
5821     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5822     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5823     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5824     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5825     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5826     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5827       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5828         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5829       break;
5830     case ICmpInst::ICMP_NE:
5831       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5832         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5833       break;
5834     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5835       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5836         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5837       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5838         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5839       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5840         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5841       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5842         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5843         
5844       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5845       if (CI->isMinValue(true))
5846         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5847                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5848       break;
5849     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5850       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5851         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5852       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5853         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5854         
5855       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5856         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5857       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5858         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5859       
5860       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5861       if (CI->isMaxValue(true))
5862         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5863                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5864       break;
5865     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5866       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5867         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5868       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5869         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5870       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5871         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5872       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5873         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5874       break;
5875     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5876       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5877         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5878       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5879         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5880         
5881       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5882         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5883       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5884         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5885       break;
5886     }
5887   }
5888
5889   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5890   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5891   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5892   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5893   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5894   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5895   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5896   if (I.hasOneUse())
5897     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5898       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5899           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5900         return 0;
5901
5902   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5903   // can be folded into the comparison.
5904   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5905     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5906     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5907     // instruction can be folded into the icmp 
5908     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5909       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5910         return Res;
5911   }
5912
5913   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5914   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5915     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5916       switch (LHSI->getOpcode()) {
5917       case Instruction::GetElementPtr:
5918         if (RHSC->isNullValue()) {
5919           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5920           bool isAllZeros = true;
5921           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5922             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5923                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5924               isAllZeros = false;
5925               break;
5926             }
5927           if (isAllZeros)
5928             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5929                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5930         }
5931         break;
5932
5933       case Instruction::PHI:
5934         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5935         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5936         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5937         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5938           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5939             return NV;
5940         break;
5941       case Instruction::Select: {
5942         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5943         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5944         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5945         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5946         if (LHSI->hasOneUse()) {
5947           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5948             // Fold the known value into the constant operand.
5949             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5950             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5951             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5952                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5953                                                    I.getName()), I);
5954           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5955             // Fold the known value into the constant operand.
5956             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5957             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5958             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5959                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5960                                                    I.getName()), I);
5961           }
5962         }
5963
5964         if (Op1)
5965           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5966         break;
5967       }
5968       case Instruction::Malloc:
5969         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5970         // can assume it is successful and remove the malloc.
5971         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5972           AddToWorkList(LHSI);
5973           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5974                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5975         }
5976         break;
5977       }
5978   }
5979
5980   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5981   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5982     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5983       return NI;
5984   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5985     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5986                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5987       return NI;
5988
5989   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5990   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5991   // now.
5992   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5993     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5994         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5995       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5996       // operand, where it can often be eliminated completely.
5997       Op0 = CI->getOperand(0);
5998
5999       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6000       // so eliminate it as well.
6001       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6002         Op1 = CI2->getOperand(0);
6003
6004       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6005       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6006         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6007           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6008         } else {
6009           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6010           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6011         }
6012       }
6013       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6014     }
6015   }
6016   
6017   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6018     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6019     // This comes up when you have code like
6020     //   int X = A < B;
6021     //   if (X) ...
6022     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6023     // with a constant or another cast from the same type.
6024     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6025       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6026         return R;
6027   }
6028   
6029   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6030   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6031     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6032       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6033           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
6034           I.isEquality()) {
6035         switch (Op0I->getOpcode()) {
6036         default: break;
6037         case Instruction::Add:
6038         case Instruction::Sub:
6039         case Instruction::Xor:
6040           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6041           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6042                               Op1I->getOperand(0));
6043           break;
6044         case Instruction::Mul:
6045           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6046             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6047             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6048             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6049               const APInt &AP = CI->getValue();
6050               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
6051                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6052                                                            AP.getBitWidth() -
6053                                                       AP.countTrailingZeros()));
6054               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
6055                                                             Mask);
6056               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
6057                                                             Mask);
6058               InsertNewInstBefore(And1, I);
6059               InsertNewInstBefore(And2, I);
6060               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6061             }
6062           }
6063           break;
6064         }
6065       }
6066     }
6067   }
6068   
6069   // ~x < ~y --> y < x
6070   { Value *A, *B;
6071     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6072         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6073       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6074   }
6075   
6076   if (I.isEquality()) {
6077     Value *A, *B, *C, *D;
6078     
6079     // -x == -y --> x == y
6080     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6081         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6082       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6083     
6084     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6085       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6086         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6087         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6088                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6089       }
6090
6091       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6092         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6093         ConstantInt *C1, *C2;
6094         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6095             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6096           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6097           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6098           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6099                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6100         }
6101         
6102         // A^B == A^D -> B == D
6103         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6104         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6105         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6106         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6107       }
6108     }
6109     
6110     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6111         (A == Op0 || B == Op0)) {
6112       // A == (A^B)  ->  B == 0
6113       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6114       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6115                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6116     }
6117
6118     // (A-B) == A  ->  B == 0
6119     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6120       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6121                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6122
6123     // A == (A-B)  ->  B == 0
6124     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6125       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6126                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6127     
6128     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6129     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6130         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6131         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6132       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6133       
6134       if (A == C) {
6135         X = B; Y = D; Z = A;
6136       } else if (A == D) {
6137         X = B; Y = C; Z = A;
6138       } else if (B == C) {
6139         X = A; Y = D; Z = B;
6140       } else if (B == D) {
6141         X = A; Y = C; Z = B;
6142       }
6143       
6144       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6145         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6146         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6147         I.setOperand(0, Op1);
6148         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6149         return &I;
6150       }
6151     }
6152   }
6153   return Changed ? &I : 0;
6154 }
6155
6156
6157 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6158 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6159 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6160                                           ConstantInt *DivRHS) {
6161   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6162   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6163   
6164   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6165   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6166   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6167   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6168   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6169   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6170   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6171   // if it finds it. 
6172   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6173   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6174     return 0;
6175   if (DivRHS->isZero())
6176     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6177   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6178     return 0; // The overflow computation also screws up here
6179   if (DivRHS->isOne())
6180     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6181               // with INT_MIN.
6182
6183   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6184   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6185   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6186   // instead of computing a divide. 
6187   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6188
6189   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6190   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6191   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6192   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6193                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6194
6195   // Get the ICmp opcode
6196   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6197
6198   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6199   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6200   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6201   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6202   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6203   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6204   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6205   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6206   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6207   
6208   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6209     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6210     LoBound = Prod;
6211     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6212     if (!HiOverflow)
6213       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6214   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6215     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6216       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6217       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6218       HiBound = DivRHS;
6219     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6220       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6221       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6222       if (!HiOverflow)
6223         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6224     } else {                       // (X / pos) op neg
6225       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6226       HiBound = AddOne(Prod);
6227       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6228       if (!LoOverflow) {
6229         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6230         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6231                                      true) ? -1 : 0;
6232        }
6233     }
6234   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6235     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6236       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6237       LoBound = AddOne(DivRHS);
6238       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6239       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6240         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6241         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6242       }
6243     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6244       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6245       HiBound = AddOne(Prod);
6246       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6247       if (!LoOverflow)
6248         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6249     } else {                       // (X / neg) op neg
6250       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6251       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6252       if (!HiOverflow)
6253         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6254     }
6255     
6256     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6257     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6258   }
6259
6260   Value *X = DivI->getOperand(0);
6261   switch (Pred) {
6262   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6263   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6264     if (LoOverflow && HiOverflow)
6265       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6266     else if (HiOverflow)
6267       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6268                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6269     else if (LoOverflow)
6270       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6271                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6272     else
6273       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6274   case ICmpInst::ICMP_NE:
6275     if (LoOverflow && HiOverflow)
6276       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6277     else if (HiOverflow)
6278       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6279                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6280     else if (LoOverflow)
6281       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6282                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6283     else
6284       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6285   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6286   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6287     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6288       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6289     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6290       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6291     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6292   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6293   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6294     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6295       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6296     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6297       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6298     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6299       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6300     else
6301       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6302   }
6303 }
6304
6305
6306 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6307 ///
6308 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6309                                                           Instruction *LHSI,
6310                                                           ConstantInt *RHS) {
6311   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6312   
6313   switch (LHSI->getOpcode()) {
6314   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6315     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6316       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6317       // fold the xor.
6318       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6319           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6320         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6321         
6322         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6323         // the operation, just stop using the Xor.
6324         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6325           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6326           AddToWorkList(LHSI);
6327           return &ICI;
6328         }
6329         
6330         // Was the old condition true if the operand is positive?
6331         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6332         
6333         // If so, the new one isn't.
6334         isTrueIfPositive ^= true;
6335         
6336         if (isTrueIfPositive)
6337           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6338         else
6339           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6340       }
6341     }
6342     break;
6343   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6344     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6345         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6346       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6347       
6348       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6349       // and/compare to be the input width without changing the value
6350       // produced, eliminating a cast.
6351       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6352         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6353         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6354         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6355         // bit would not work.
6356         if (Cast->hasOneUse() &&
6357             (ICI.isEquality() ||
6358              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6359           uint32_t BitWidth = 
6360             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6361           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6362           NewCST.zext(BitWidth);
6363           APInt NewCI = RHSV;
6364           NewCI.zext(BitWidth);
6365           Instruction *NewAnd = 
6366             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6367                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6368           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6369           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6370                               ConstantInt::get(NewCI));
6371         }
6372       }
6373       
6374       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6375       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6376       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6377       // access.
6378       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6379       if (Shift && !Shift->isShift())
6380         Shift = 0;
6381       
6382       ConstantInt *ShAmt;
6383       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6384       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6385       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6386       
6387       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6388       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6389       // rights, as they sign-extend.
6390       if (ShAmt) {
6391         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6392         if (!CanFold) {
6393           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6394           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6395           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6396           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6397           
6398           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6399           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6400                AndCST->getValue()) == 0)
6401             CanFold = true;
6402         }
6403         
6404         if (CanFold) {
6405           Constant *NewCst;
6406           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6407             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6408           else
6409             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6410           
6411           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6412           // compared.
6413           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6414             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6415             // As a special case, check to see if this means that the
6416             // result is always true or false now.
6417             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6418               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6419             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6420               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6421           } else {
6422             ICI.setOperand(1, NewCst);
6423             Constant *NewAndCST;
6424             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6425               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6426             else
6427               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6428             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6429             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6430             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6431             AddUsesToWorkList(ICI);
6432             return &ICI;
6433           }
6434         }
6435       }
6436       
6437       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6438       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6439       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6440       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6441           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6442           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6443         // Compute C << Y.
6444         Value *NS;
6445         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6446           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6447                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6448         } else {
6449           // Insert a logical shift.
6450           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6451                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6452         }
6453         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6454         
6455         // Compute X & (C << Y).
6456         Instruction *NewAnd = 
6457           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6458         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6459         
6460         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6461         return &ICI;
6462       }
6463     }
6464     break;
6465     
6466   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6467     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6468     if (!ShAmt) break;
6469     
6470     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6471     
6472     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6473     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6474     // simplified.
6475     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6476       break;
6477     
6478     if (ICI.isEquality()) {
6479       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6480       // comparison cannot succeed.
6481       Constant *Comp =
6482         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6483       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6484         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6485         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6486         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6487       }
6488       
6489       if (LHSI->hasOneUse()) {
6490         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6491         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6492         Constant *Mask =
6493           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6494         
6495         Instruction *AndI =
6496           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6497                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6498         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6499         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6500                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6501       }
6502     }
6503     
6504     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6505     bool TrueIfSigned = false;
6506     if (LHSI->hasOneUse() &&
6507         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6508       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6509       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6510                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6511       Instruction *AndI =
6512         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6513                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6514       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6515       
6516       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6517                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6518     }
6519     break;
6520   }
6521     
6522   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6523   case Instruction::AShr: {
6524     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6525     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6526     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6527
6528     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6529     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6530     // simplified.
6531     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6532     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6533       break;
6534     
6535     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6536       
6537     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6538     // comparison cannot succeed.
6539     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6540     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6541       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6542     else
6543       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6544     
6545     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6546       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6547       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6548       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6549     }
6550     
6551     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6552     // If so, we can compare against the unshifted value:
6553     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6554     if (LHSI->hasOneUse() &&
6555         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6556                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6557       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6558                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6559     }
6560       
6561     if (LHSI->hasOneUse()) {
6562       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6563       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6564       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6565       
6566       Instruction *AndI =
6567         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6568                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6569       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6570       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6571                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6572     }
6573     break;
6574   }
6575     
6576   case Instruction::SDiv:
6577   case Instruction::UDiv:
6578     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6579     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6580     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6581     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6582     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6583     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6584     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6585       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6586                                           DivRHS))
6587         return R;
6588     break;
6589
6590   case Instruction::Add:
6591     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6592
6593     if (!ICI.isEquality()) {
6594       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6595       if (!LHSC) break;
6596       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6597
6598       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6599                             .subtract(LHSV);
6600
6601       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6602         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6603           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6604                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6605         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6606           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6607                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6608         }
6609       } else {
6610         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6611           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6612                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6613         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6614           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6615                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6616         }
6617       }
6618     }
6619     break;
6620   }
6621   
6622   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6623   if (ICI.isEquality()) {
6624     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6625     
6626     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6627     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6628     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6629       switch (BO->getOpcode()) {
6630       case Instruction::SRem:
6631         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6632         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6633           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6634           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6635             Instruction *NewRem =
6636               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6637                                          BO->getName());
6638             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6639             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6640                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6641           }
6642         }
6643         break;
6644       case Instruction::Add:
6645         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6646         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6647           if (BO->hasOneUse())
6648             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6649                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6650         } else if (RHSV == 0) {
6651           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6652           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6653           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6654           
6655           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6656             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6657           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6658             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6659           else if (BO->hasOneUse()) {
6660             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6661             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6662             Neg->takeName(BO);
6663             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6664           }
6665         }
6666         break;
6667       case Instruction::Xor:
6668         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6669         // the explicit xor.
6670         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6671           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6672                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6673         
6674         // FALLTHROUGH
6675       case Instruction::Sub:
6676         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6677         if (RHSV == 0)
6678           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6679                               BO->getOperand(1));
6680         break;
6681         
6682       case Instruction::Or:
6683         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6684         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6685         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6686           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6687           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6688             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6689                                                              isICMP_NE));
6690         }
6691         break;
6692         
6693       case Instruction::And:
6694         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6695           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6696           // comparison can never succeed!
6697           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6698             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6699                                                              isICMP_NE));
6700           
6701           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6702           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6703             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6704                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6705                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6706           
6707           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6708           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6709             Value *X = BO->getOperand(0);
6710             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6711             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6712               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6713             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6714           }
6715           
6716           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6717           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6718             Value *X = BO->getOperand(0);
6719             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6720             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6721               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6722             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6723           }
6724         }
6725       default: break;
6726       }
6727     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6728       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6729       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6730         AddToWorkList(II);
6731         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6732         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6733         return &ICI;
6734       }
6735     }
6736   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6737             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6738             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6739     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6740       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6741       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6742       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6743       if (SrcTy->isInteger() && 
6744           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6745         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6746         // smaller constant values.
6747         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6748           // X u< 128 => X s> -1
6749           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6750                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6751         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6752                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6753           // X u> 127 => X s< 0
6754           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6755                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6756         }
6757       }
6758     }
6759   }
6760   return 0;
6761 }
6762
6763 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6764 /// We only handle extending casts so far.
6765 ///
6766 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6767   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6768   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6769   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6770   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6771   Value *RHSCIOp;
6772
6773   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6774   // integer type is the same size as the pointer type.
6775   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6776       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6777          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6778     Value *RHSOp = 0;
6779     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6780       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6781     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6782       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6783       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6784       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6785         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6786     }
6787
6788     if (RHSOp)
6789       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6790   }
6791   
6792   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6793   // Enforce this.
6794   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6795       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6796     return 0;
6797
6798   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6799   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6800
6801   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6802     // Not an extension from the same type?
6803     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6804     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6805       return 0;
6806     
6807     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6808     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6809     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6810       return 0;
6811
6812     // Deal with equality cases early.
6813     if (ICI.isEquality())
6814       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6815
6816     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6817     // signed comparison.
6818     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6819       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6820
6821     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6822     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6823   }
6824
6825   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6826   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6827   if (!CI)
6828     return 0;
6829
6830   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6831   // reextended to DestTy.
6832   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6833   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6834
6835   // If the re-extended constant didn't change...
6836   if (Res2 == CI) {
6837     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6838     // For example, we might have:
6839     //    %A = sext short %X to uint
6840     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6841     // It is incorrect to transform this into 
6842     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6843     // because %A may have negative value. 
6844     //
6845     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6846     // signless.
6847     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6848       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6849     return 0;
6850   }
6851
6852   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6853   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6854
6855   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6856   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6857   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6858     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6859   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6860     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6861
6862   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6863   // should have been folded away previously and not enter in here.
6864   Value *Result;
6865   if (isSignedCmp) {
6866     // We're performing a signed comparison.
6867     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6868       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6869     else
6870       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6871   } else {
6872     // We're performing an unsigned comparison.
6873     if (isSignedExt) {
6874       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6875       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6876       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6877       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6878                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6879     } else {
6880       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6881       Result = ConstantInt::getTrue();
6882     }
6883   }
6884
6885   // Finally, return the value computed.
6886   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6887       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6888     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6889
6890   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6891           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6892          "ICmp should be folded!");
6893   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6894     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6895   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6896 }
6897
6898 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6899   return commonShiftTransforms(I);
6900 }
6901
6902 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6903   return commonShiftTransforms(I);
6904 }
6905
6906 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6907   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6908     return R;
6909   
6910   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6911   
6912   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6913   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6914     if (CSI->isAllOnesValue())
6915       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6916   
6917   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6918   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6919       MaskedValueIsZero(Op0,
6920                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6921     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6922   
6923   return 0;
6924 }
6925
6926 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6927   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6928   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6929
6930   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6931   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6932   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6933       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6934     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6935   
6936   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6937     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6938       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6939     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6940       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6941   }
6942   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6943     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6944       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6945     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6946       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6947   }
6948
6949   // Try to fold constant and into select arguments.
6950   if (isa<Constant>(Op0))
6951     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6952       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6953         return R;
6954
6955   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6956     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6957       return Res;
6958   return 0;
6959 }
6960
6961 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6962                                                BinaryOperator &I) {
6963   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6964
6965   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6966   // purpose is to compute bits we don't care about.
6967   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6968   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6969   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6970                            KnownZero, KnownOne))
6971     return &I;
6972   
6973   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6974   // of a signed value.
6975   //
6976   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6977     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6978       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6979     else {
6980       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6981       return &I;
6982     }
6983   }
6984   
6985   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6986   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6987     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6988       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6989         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6990                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6991   
6992   // Try to fold constant and into select arguments.
6993   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6994     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6995       return R;
6996   if (isa<PHINode>(Op0))
6997     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6998       return NV;
6999   
7000   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7001   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7002     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7003     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7004     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7005     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7006     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7007     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7008     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7009         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7010       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7011       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7012       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7013                                                 I.getName());
7014       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7015
7016       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7017       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7018       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7019       // other xforms later if dead.
7020       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7021       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7022       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7023       
7024       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7025       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7026       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7027       // mask as appropriate.
7028       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7029         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7030       else {
7031         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7032         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7033       }
7034
7035       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7036                                                    TI->getName());
7037       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7038
7039       // Return the value truncated to the interesting size.
7040       return new TruncInst(And, I.getType());
7041     }
7042   }
7043   
7044   if (Op0->hasOneUse()) {
7045     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7046       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7047       Value *V1, *V2;
7048       ConstantInt *CC;
7049       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7050         default: break;
7051         case Instruction::Add:
7052         case Instruction::And:
7053         case Instruction::Or:
7054         case Instruction::Xor: {
7055           // These operators commute.
7056           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7057           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7058               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7059             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7060                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7061                                             Op0BO->getName());
7062             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7063             Instruction *X = 
7064               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7065                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7066             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7067             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7068             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7069                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7070           }
7071           
7072           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7073           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7074           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7075               match(Op0BOOp1, 
7076                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7077                           m_ConstantInt(CC))) &&
7078               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7079             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7080                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7081                                                      Op0BO->getName());
7082             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7083             Instruction *XM =
7084               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7085                                         V1->getName()+".mask");
7086             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7087             
7088             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7089           }
7090         }
7091           
7092         // FALL THROUGH.
7093         case Instruction::Sub: {
7094           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7095           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7096               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7097             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7098                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7099                                                      Op0BO->getName());
7100             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7101             Instruction *X =
7102               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7103                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7104             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7105             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7106             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7107                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7108           }
7109           
7110           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7111           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7112               match(Op0BO->getOperand(0),
7113                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7114                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7115               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7116                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7117             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7118                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7119                                                      Op0BO->getName());
7120             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7121             Instruction *XM =
7122               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7123                                         V1->getName()+".mask");
7124             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7125             
7126             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7127           }
7128           
7129           break;
7130         }
7131       }
7132       
7133       
7134       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7135       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7136       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7137         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7138         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7139         
7140         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7141           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7142           case Instruction::Add:
7143             isValid = isLeftShift;
7144             break;
7145           case Instruction::Or:
7146           case Instruction::Xor:
7147             highBitSet = false;
7148             break;
7149           case Instruction::And:
7150             highBitSet = true;
7151             break;
7152         }
7153         
7154         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7155         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7156         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7157         // the constant which would cause it to be modified for this
7158         // operation.
7159         //
7160         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7161           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7162         
7163         if (isValid) {
7164           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7165           
7166           Instruction *NewShift =
7167             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7168           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7169           NewShift->takeName(Op0BO);
7170           
7171           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7172                                         NewRHS);
7173         }
7174       }
7175     }
7176   }
7177   
7178   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7179   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7180   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7181     ShiftOp = 0;
7182   
7183   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7184     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7185     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7186     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7187     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7188     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7189     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7190     
7191     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7192     if (AmtSum > TypeBits)
7193       AmtSum = TypeBits;
7194     
7195     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7196     
7197     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7198     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7199       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7200                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7201     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7202                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7203       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7204       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7205     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7206                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7207       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7208       Instruction *Shift =
7209         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7210       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7211
7212       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7213       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7214     }
7215     
7216     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7217     // right.  See if the amounts are equal.
7218     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7219       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7220       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7221         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7222         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7223       }
7224       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7225       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7226         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7227         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7228       }
7229       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7230       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7231       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7232       // generators.
7233       const Type *SExtType = 0;
7234       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7235       case 1  :
7236       case 8  :
7237       case 16 :
7238       case 32 :
7239       case 64 :
7240       case 128:
7241         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7242         break;
7243       default: break;
7244       }
7245       if (SExtType) {
7246         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7247         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7248         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7249       }
7250       // Otherwise, we can't handle it yet.
7251     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7252       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7253       
7254       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7255       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7256         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7257                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7258         Instruction *Shift =
7259           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7260         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7261         
7262         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7263         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7264       }
7265       
7266       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7267       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7268         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7269         Instruction *Shift =
7270           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7271         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7272         
7273         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7274         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7275       }
7276       
7277       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7278     } else {
7279       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7280       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7281
7282       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7283       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7284         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7285                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7286         Instruction *Shift =
7287           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7288                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7289         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7290         
7291         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7292         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7293       }
7294       
7295       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7296       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7297         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7298         Instruction *Shift =
7299           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7300         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7301         
7302         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7303         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7304       }
7305       
7306       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7307     }
7308   }
7309   return 0;
7310 }
7311
7312
7313 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7314 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7315 /// X*Scale+Offset.
7316 ///
7317 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7318                                         int &Offset) {
7319   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7320   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7321     Offset = CI->getZExtValue();
7322     Scale  = 0;
7323     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7324   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7325     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7326       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7327         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7328         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7329         Offset = 0;
7330         return I->getOperand(0);
7331       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7332         // This value is scaled by 'RHS'.
7333         Scale = RHS->getZExtValue();
7334         Offset = 0;
7335         return I->getOperand(0);
7336       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7337         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7338         // where C1 is divisible by C2.
7339         unsigned SubScale;
7340         Value *SubVal = 
7341           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7342         Offset += RHS->getZExtValue();
7343         Scale = SubScale;
7344         return SubVal;
7345       }
7346     }
7347   }
7348
7349   // Otherwise, we can't look past this.
7350   Scale = 1;
7351   Offset = 0;
7352   return Val;
7353 }
7354
7355
7356 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7357 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7358 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7359                                                    AllocationInst &AI) {
7360   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7361   
7362   // Remove any uses of AI that are dead.
7363   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7364   
7365   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7366     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7367     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7368       while (UI != E && *UI == User)
7369         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7370       
7371       ++NumDeadInst;
7372       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7373       EraseInstFromFunction(*User);
7374     }
7375   }
7376   
7377   // Get the type really allocated and the type casted to.
7378   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7379   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7380   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7381
7382   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7383   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7384   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7385
7386   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7387   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7388   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7389   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7390
7391   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7392   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7393   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7394
7395   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7396   // size argument.
7397   unsigned ArraySizeScale;
7398   int ArrayOffset;
7399   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7400     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7401  
7402   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7403   // do the xform.
7404   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7405       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7406
7407   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7408   Value *Amt = 0;
7409   if (Scale == 1) {
7410     Amt = NumElements;
7411   } else {
7412     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7413     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7414     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7415       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7416     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7417     else if (Scale != 1) {
7418       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7419       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7420     }
7421   }
7422   
7423   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7424     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7425     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7426     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7427   }
7428   
7429   AllocationInst *New;
7430   if (isa<MallocInst>(AI))
7431     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7432   else
7433     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7434   InsertNewInstBefore(New, AI);
7435   New->takeName(&AI);
7436   
7437   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7438   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7439   // die soon.
7440   if (!AI.hasOneUse()) {
7441     AddUsesToWorkList(AI);
7442     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7443     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7444     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7445     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7446     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7447   }
7448   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7449 }
7450
7451 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7452 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7453 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7454 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7455 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7456 ///
7457 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7458 /// extension operation if Ty is larger.
7459 ///
7460 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7461 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7462 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7463 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7464 /// efficiently truncated.
7465 ///
7466 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7467 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7468 /// the final result.
7469 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7470                                               unsigned CastOpc,
7471                                               int &NumCastsRemoved) {
7472   // We can always evaluate constants in another type.
7473   if (isa<ConstantInt>(V))
7474     return true;
7475   
7476   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7477   if (!I) return false;
7478   
7479   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7480   
7481   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7482   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7483     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7484     // it, and this will remove a cast overall.
7485     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7486       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7487       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7488       // casts first.
7489       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7490         ++NumCastsRemoved;
7491       return true;
7492     }
7493   }
7494
7495   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7496   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7497   if (!I->hasOneUse()) return false;
7498
7499   switch (I->getOpcode()) {
7500   case Instruction::Add:
7501   case Instruction::Sub:
7502   case Instruction::Mul:
7503   case Instruction::And:
7504   case Instruction::Or:
7505   case Instruction::Xor:
7506     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7507     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7508                                       NumCastsRemoved) &&
7509            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7510                                       NumCastsRemoved);
7511
7512   case Instruction::Shl:
7513     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7514     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7515     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7516       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7517       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7518           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7519         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7520                                           NumCastsRemoved);
7521     }
7522     break;
7523   case Instruction::LShr:
7524     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7525     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7526     // already zeros.
7527     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7528       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7529       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7530       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7531           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7532             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7533           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7534         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7535                                           NumCastsRemoved);
7536       }
7537     }
7538     break;
7539   case Instruction::ZExt:
7540   case Instruction::SExt:
7541   case Instruction::Trunc:
7542     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7543     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7544     // of casts in the input.
7545     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7546       return true;
7547     break;
7548   case Instruction::Select: {
7549     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7550     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7551                                       NumCastsRemoved) &&
7552            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7553                                       NumCastsRemoved);
7554   }
7555   case Instruction::PHI: {
7556     // We can change a phi if we can change all operands.
7557     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7558     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7559       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7560                                       NumCastsRemoved))
7561         return false;
7562     return true;
7563   }
7564   default:
7565     // TODO: Can handle more cases here.
7566     break;
7567   }
7568   
7569   return false;
7570 }
7571
7572 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7573 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7574 /// evaluate the expression.
7575 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7576                                              bool isSigned) {
7577   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7578     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7579
7580   // Otherwise, it must be an instruction.
7581   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7582   Instruction *Res = 0;
7583   switch (I->getOpcode()) {
7584   case Instruction::Add:
7585   case Instruction::Sub:
7586   case Instruction::Mul:
7587   case Instruction::And:
7588   case Instruction::Or:
7589   case Instruction::Xor:
7590   case Instruction::AShr:
7591   case Instruction::LShr:
7592   case Instruction::Shl: {
7593     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7594     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7595     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7596                                  LHS, RHS);
7597     break;
7598   }    
7599   case Instruction::Trunc:
7600   case Instruction::ZExt:
7601   case Instruction::SExt:
7602     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7603     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7604     // new.
7605     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7606       return I->getOperand(0);
7607     
7608     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7609     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7610                            Ty);
7611     break;
7612   case Instruction::Select: {
7613     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7614     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7615     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7616     break;
7617   }
7618   case Instruction::PHI: {
7619     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7620     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7621     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7622       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7623       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7624     }
7625     Res = NPN;
7626     break;
7627   }
7628   default: 
7629     // TODO: Can handle more cases here.
7630     assert(0 && "Unreachable!");
7631     break;
7632   }
7633   
7634   Res->takeName(I);
7635   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7636 }
7637
7638 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7639 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7640   Value *Src = CI.getOperand(0);
7641
7642   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7643   // eliminate it now.
7644   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7645     if (Instruction::CastOps opc = 
7646         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7647       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7648       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7649       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7650     }
7651   }
7652
7653   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7654   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7655     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7656       return NV;
7657
7658   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7659   if (isa<PHINode>(Src))
7660     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7661       return NV;
7662   
7663   return 0;
7664 }
7665
7666 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7667 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7668   Value *Src = CI.getOperand(0);
7669   
7670   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7671     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7672     // this into a cast of the original pointer!
7673     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7674       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7675       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7676       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7677       AddToWorkList(GEP);
7678       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7679       return &CI;
7680     }
7681     
7682     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7683     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7684     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7685     // non-type-safe code.
7686     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7687       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7688         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7689         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7690         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7691         
7692         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7693         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7694         const Type *GEPIdxTy =
7695           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7696         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7697           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7698           
7699           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7700           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7701           // is something like [0 x {int, int}]
7702           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7703           int64_t FirstIdx = 0;
7704           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7705             FirstIdx = Offset/TySize;
7706             Offset %= TySize;
7707           
7708             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7709             if (Offset < 0) {
7710               --FirstIdx;
7711               Offset += TySize;
7712               assert(Offset >= 0);
7713             }
7714             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7715           }
7716           
7717           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7718
7719           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7720           while (Offset) {
7721             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7722               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7723               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7724                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7725                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7726               
7727                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7728                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7729               } else {
7730                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7731                 Offset = 0;
7732                 OrigBase = 0;
7733               }
7734             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7735               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7736               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7737                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7738                 Offset %= EltSize;
7739               } else {
7740                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7741               }
7742               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7743             } else {
7744               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7745               Offset = 0;
7746               OrigBase = 0;
7747             }
7748           }
7749           if (OrigBase) {
7750             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7751             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7752             // two.
7753             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7754                                                           NewIndices.begin(),
7755                                                           NewIndices.end(), "");
7756             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7757             NGEP->takeName(GEP);
7758             
7759             if (isa<BitCastInst>(CI))
7760               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7761             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7762             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7763           }
7764         }
7765       }      
7766     }
7767   }
7768     
7769   return commonCastTransforms(CI);
7770 }
7771
7772
7773
7774 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7775 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7776 /// cases.
7777 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7778 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7779   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7780     return Result;
7781
7782   Value *Src = CI.getOperand(0);
7783   const Type *SrcTy = Src->getType();
7784   const Type *DestTy = CI.getType();
7785   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7786   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7787
7788   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7789   // purpose is to compute bits we don't care about.
7790   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7791   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7792                            KnownZero, KnownOne))
7793     return &CI;
7794
7795   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7796   // can't do anything more. 
7797   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7798   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7799     return 0;
7800
7801   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7802   int NumCastsRemoved = 0;
7803   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7804       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7805                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7806     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7807     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7808     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7809     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7810     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7811     // require that two casts have been eliminated.
7812     bool DoXForm;
7813     switch (CI.getOpcode()) {
7814     default:
7815       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7816       // get here because of the check above.
7817       assert(0 && "Unknown cast type");
7818     case Instruction::Trunc:
7819       DoXForm = true;
7820       break;
7821     case Instruction::ZExt:
7822       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7823       break;
7824     case Instruction::SExt:
7825       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7826       break;
7827     }
7828     
7829     if (DoXForm) {
7830       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7831                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7832       assert(Res->getType() == DestTy);
7833       switch (CI.getOpcode()) {
7834       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7835       case Instruction::Trunc:
7836       case Instruction::BitCast:
7837         // Just replace this cast with the result.
7838         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7839       case Instruction::ZExt: {
7840         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7841         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7842         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7843                                                             SrcBitSize));
7844         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7845       }
7846       case Instruction::SExt:
7847         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7848         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7849             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7850                              CI), DestTy);
7851       }
7852     }
7853   }
7854   
7855   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7856   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7857
7858   switch (SrcI->getOpcode()) {
7859   case Instruction::Add:
7860   case Instruction::Mul:
7861   case Instruction::And:
7862   case Instruction::Or:
7863   case Instruction::Xor:
7864     // If we are discarding information, rewrite.
7865     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7866       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7867       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7868       // only be converting signedness, which is a noop.
7869       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7870           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7871           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7872         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7873         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7874         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7875         return BinaryOperator::Create(
7876             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7877       }
7878     }
7879
7880     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7881     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7882         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7883         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7884         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7885       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7886       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7887     }
7888     break;
7889   case Instruction::SDiv:
7890   case Instruction::UDiv:
7891   case Instruction::SRem:
7892   case Instruction::URem:
7893     // If we are just changing the sign, rewrite.
7894     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7895       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7896       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7897       // only be converting signedness, which is a noop.
7898       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7899           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7900         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7901                                               Op0, DestTy, SrcI);
7902         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7903                                               Op1, DestTy, SrcI);
7904         return BinaryOperator::Create(
7905           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7906       }
7907     }
7908     break;
7909
7910   case Instruction::Shl:
7911     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7912     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7913     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7914     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7915     // in the value.
7916     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7917         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7918       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7919           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7920       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7921       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7922       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7923     }
7924     break;
7925   case Instruction::AShr:
7926     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7927     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7928     // simplifications.
7929     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7930         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7931       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7932       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7933         // Insert the new logical shift right.
7934         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7935       }
7936     }
7937     break;
7938   }
7939   return 0;
7940 }
7941
7942 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7943   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7944     return Result;
7945   
7946   Value *Src = CI.getOperand(0);
7947   const Type *Ty = CI.getType();
7948   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7949   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7950   
7951   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7952     switch (SrcI->getOpcode()) {
7953     default: break;
7954     case Instruction::LShr:
7955       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7956       // are already zeros.
7957       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7958         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7959         
7960         // Get a mask for the bits shifting in.
7961         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7962         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7963         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7964           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7965             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7966
7967           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7968           // shift.
7969           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7970           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7971                                        Ty, CI);
7972           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7973         }
7974       } else {     // This is a variable shr.
7975         
7976         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7977         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7978         // loop-invariant and CSE'd.
7979         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7980           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7981
7982           Value *V = InsertNewInstBefore(
7983               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7984                                      "tmp"), CI);
7985           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7986                                                             SrcI->getOperand(0),
7987                                                             "tmp"), CI);
7988           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7989           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7990         }
7991       }
7992       break;
7993     }
7994   }
7995   
7996   return 0;
7997 }
7998
7999 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8000 /// in order to eliminate the icmp.
8001 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8002                                              bool DoXform) {
8003   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8004   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8005   // cast to integer to avoid the comparison.
8006   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8007     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8008       
8009     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8010     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8011     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8012         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8013       if (!DoXform) return ICI;
8014
8015       Value *In = ICI->getOperand(0);
8016       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8017                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8018       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8019                                                         In->getName()+".lobit"),
8020                                CI);
8021       if (In->getType() != CI.getType())
8022         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8023                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8024
8025       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8026         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8027         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8028                                                          In->getName()+".not"),
8029                                  CI);
8030       }
8031
8032       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8033     }
8034       
8035       
8036       
8037     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8038     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8039     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8040     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8041     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8042     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8043     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8044     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8045     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8046         // This only works for EQ and NE
8047         ICI->isEquality()) {
8048       // If Op1C some other power of two, convert:
8049       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8050       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8051       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8052       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8053         
8054       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8055       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8056         if (!DoXform) return ICI;
8057
8058         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8059         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8060           // (X&4) == 2 --> false
8061           // (X&4) != 2 --> true
8062           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8063           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8064           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8065         }
8066           
8067         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8068         Value *In = ICI->getOperand(0);
8069         if (ShiftAmt) {
8070           // Perform a logical shr by shiftamt.
8071           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8072           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8073                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8074                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8075         }
8076           
8077         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8078           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8079           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8080           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8081         }
8082           
8083         if (CI.getType() == In->getType())
8084           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8085         else
8086           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8087       }
8088     }
8089   }
8090
8091   return 0;
8092 }
8093
8094 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8095   // If one of the common conversion will work ..
8096   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8097     return Result;
8098
8099   Value *Src = CI.getOperand(0);
8100
8101   // If this is a cast of a cast
8102   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8103     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8104     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8105     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8106     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8107       // Get the sizes of the types involved
8108       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8109       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8110       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8111       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8112       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8113       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8114         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8115         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8116         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8117         Instruction *And = 
8118           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8119         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8120         if (And->getType() != CI.getType()) {
8121           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8122           InsertNewInstBefore(And, CI);
8123           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8124         }
8125         return And;
8126       }
8127     }
8128   }
8129
8130   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8131     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8132
8133   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8134   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8135     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8136     // of the (zext icmp) will be transformed.
8137     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8138     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8139     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8140         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8141          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8142       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8143       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8144       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8145     }
8146   }
8147
8148   return 0;
8149 }
8150
8151 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8152   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8153     return I;
8154   
8155   Value *Src = CI.getOperand(0);
8156   
8157   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8158   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8159     return SelectInst::Create(Src,
8160                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8161                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8162
8163   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8164   // eliminate the trunc/sext pair.
8165   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8166     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8167     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8168     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8169     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8170     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8171
8172     if (OpBits == DestBits) {
8173       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8174       // bits, it is already ready.
8175       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8176         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8177     } else if (OpBits < DestBits) {
8178       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8179       // bits, just sext from i32.
8180       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8181         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8182     } else {
8183       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8184       // bits, just truncate to i32.
8185       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8186         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8187     }
8188   }
8189
8190   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8191   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8192   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8193   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8194   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8195   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8196   //   %a = trunc i32 %i to i8
8197   //   %b = shl i8 %a, 6
8198   //   %c = ashr i8 %b, 6
8199   //   %d = sext i8 %c to i32
8200   // into:
8201   //   %a = shl i32 %i, 30
8202   //   %d = ashr i32 %a, 30
8203   Value *A = 0;
8204   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8205   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8206                         m_ConstantInt(CA))) &&
8207       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8208     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8209     if (I->getType() == CI.getType()) {
8210       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8211       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8212       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8213       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8214       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8215                                                         CI.getName()), CI);
8216       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8217     }
8218   }
8219   
8220   return 0;
8221 }
8222
8223 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8224 /// in the specified FP type without changing its value.
8225 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8226   bool losesInfo;
8227   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8228   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8229   if (!losesInfo)
8230     return ConstantFP::get(F);
8231   return 0;
8232 }
8233
8234 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8235 /// through it until we get the source value.
8236 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8237   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8238     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8239       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8240   
8241   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8242   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8243   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8244   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8245     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8246       return V;  // No constant folding of this.
8247     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8248     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8249       return V;
8250     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8251       return V;  // Won't shrink.
8252     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8253       return V;
8254     // Don't try to shrink to various long double types.
8255   }
8256   
8257   return V;
8258 }
8259
8260 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8261   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8262     return I;
8263   
8264   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8265   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8266   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8267   // many builtins (sqrt, etc).
8268   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8269   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8270     switch (OpI->getOpcode()) {
8271     default: break;
8272     case Instruction::Add:
8273     case Instruction::Sub:
8274     case Instruction::Mul:
8275     case Instruction::FDiv:
8276     case Instruction::FRem:
8277       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8278       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8279       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8280       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8281           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8282         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8283         // If the source types were both smaller than the destination type of
8284         // the cast, do this xform.
8285         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8286             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8287           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8288                                       CI.getType(), CI);
8289           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8290                                       CI.getType(), CI);
8291           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8292         }
8293       }
8294       break;  
8295     }
8296   }
8297   return 0;
8298 }
8299
8300 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8301   return commonCastTransforms(CI);
8302 }
8303
8304 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8305   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8306   if (OpI == 0)
8307     return commonCastTransforms(FI);
8308
8309   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8310   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8311   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8312   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8313   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8314   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8315   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8316       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8317       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8318                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8319     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8320
8321   return commonCastTransforms(FI);
8322 }
8323
8324 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8325   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8326   if (OpI == 0)
8327     return commonCastTransforms(FI);
8328   
8329   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8330   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8331   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8332   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8333   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8334   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8335   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8336       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8337       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8338                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8339     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8340   
8341   return commonCastTransforms(FI);
8342 }
8343
8344 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8345   return commonCastTransforms(CI);
8346 }
8347
8348 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8349   return commonCastTransforms(CI);
8350 }
8351
8352 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8353   return commonPointerCastTransforms(CI);
8354 }
8355
8356 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8357   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8358     return I;
8359   
8360   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8361   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8362
8363   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8364   ConstantInt *Cst;
8365   Value *X;
8366   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8367                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8368     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8369     // is a single-index GEP.
8370     if (X->getType() == CI.getType()) {
8371       // Get the size of the pointee type.
8372       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8373
8374       // Convert the constant to intptr type.
8375       APInt Offset = Cst->getValue();
8376       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8377
8378       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8379       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8380         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8381         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8382       }
8383     }
8384     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8385     // struct etc.
8386   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8387              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8388     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8389     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8390     
8391     // Get the size of the pointee type.
8392     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8393     
8394     // Convert the constant to intptr type.
8395     APInt Offset = Cst->getValue();
8396     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8397     
8398     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8399     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8400       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8401       
8402       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8403                                                             "tmp"), CI);
8404       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8405     }
8406   }
8407   return 0;
8408 }
8409
8410 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8411   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8412   // otherwise just apply the common ones.
8413   Value *Src = CI.getOperand(0);
8414   const Type *SrcTy = Src->getType();
8415   const Type *DestTy = CI.getType();
8416
8417   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8418     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8419       return Result;
8420   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8421     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8422       return I;
8423   } else {
8424     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8425       return Result;
8426   }
8427
8428
8429   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8430   // be replaced by the operand.
8431   if (DestTy == Src->getType())
8432     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8433
8434   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8435     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8436     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8437     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8438     
8439     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8440     // required for changing types.
8441     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8442       return 0;
8443     
8444     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8445     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8446     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8447       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8448         return V;
8449     
8450     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8451     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8452     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8453     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8454     unsigned NumZeros = 0;
8455     while (SrcElTy != DstElTy && 
8456            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8457            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8458       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8459       ++NumZeros;
8460     }
8461
8462     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8463     if (SrcElTy == DstElTy) {
8464       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8465       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8466                                        ((Instruction*) NULL));
8467     }
8468   }
8469
8470   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8471     if (SVI->hasOneUse()) {
8472       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8473       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8474       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8475           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8476                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8477           SVI->getType()->getNumElements() ==
8478             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8479         CastInst *Tmp;
8480         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8481         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8482         // us to eliminate at least one cast.
8483         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8484              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8485             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8486              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8487           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8488                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8489           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8490                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8491           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8492           // know the vector types match #elts.
8493           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8494         }
8495       }
8496     }
8497   }
8498   return 0;
8499 }
8500
8501 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8502 ///   %C = or %A, %B
8503 ///   %D = select %cond, %C, %A
8504 /// into:
8505 ///   %C = select %cond, %B, 0
8506 ///   %D = or %A, %C
8507 ///
8508 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8509 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8510 /// equal the other incoming value of the select.
8511 ///
8512 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8513   switch (I->getOpcode()) {
8514   case Instruction::Add:
8515   case Instruction::Mul:
8516   case Instruction::And:
8517   case Instruction::Or:
8518   case Instruction::Xor:
8519     return 3;              // Can fold through either operand.
8520   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8521   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8522   case Instruction::LShr:
8523   case Instruction::AShr:
8524     return 1;
8525   default:
8526     return 0;              // Cannot fold
8527   }
8528 }
8529
8530 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8531 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8532 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8533   switch (I->getOpcode()) {
8534   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8535   case Instruction::Add:
8536   case Instruction::Sub:
8537   case Instruction::Or:
8538   case Instruction::Xor:
8539   case Instruction::Shl:
8540   case Instruction::LShr:
8541   case Instruction::AShr:
8542     return Constant::getNullValue(I->getType());
8543   case Instruction::And:
8544     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8545   case Instruction::Mul:
8546     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8547   }
8548 }
8549
8550 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8551 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8552 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8553                                           Instruction *FI) {
8554   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8555     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8556     // merge.
8557     if (TI->isCast()) {
8558       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8559         return 0;
8560     } else {
8561       return 0;  // unknown unary op.
8562     }
8563
8564     // Fold this by inserting a select from the input values.
8565     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8566                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8567     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8568     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8569                             TI->getType());
8570   }
8571
8572   // Only handle binary operators here.
8573   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8574     return 0;
8575
8576   // Figure out if the operations have any operands in common.
8577   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8578   bool MatchIsOpZero;
8579   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8580     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8581     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8582     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8583     MatchIsOpZero = true;
8584   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8585     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8586     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8587     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8588     MatchIsOpZero = false;
8589   } else if (!TI->isCommutative()) {
8590     return 0;
8591   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8592     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8593     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8594     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8595     MatchIsOpZero = true;
8596   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8597     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8598     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8599     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8600     MatchIsOpZero = true;
8601   } else {
8602     return 0;
8603   }
8604
8605   // If we reach here, they do have operations in common.
8606   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8607                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8608   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8609
8610   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8611     if (MatchIsOpZero)
8612       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8613     else
8614       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8615   }
8616   assert(0 && "Shouldn't get here");
8617   return 0;
8618 }
8619
8620 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8621 /// ICmpInst as its first operand.
8622 ///
8623 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8624                                                    ICmpInst *ICI) {
8625   bool Changed = false;
8626   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8627   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8628   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8629   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8630   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8631
8632   // Check cases where the comparison is with a constant that
8633   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8634   // place here, so make sure the select is the only user.
8635   if (ICI->hasOneUse())
8636     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8637       switch (Pred) {
8638       default: break;
8639       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8640       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8641         // X < MIN ? T : F  -->  F
8642         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8643           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8644         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8645         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8646         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8647             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8648           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8649           CmpRHS = AdjustedRHS;
8650           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8651           ICI->setPredicate(Pred);
8652           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8653           SI.setOperand(1, TrueVal);
8654           SI.setOperand(2, FalseVal);
8655           Changed = true;
8656         }
8657         break;
8658       }
8659       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8660       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8661         // X > MAX ? T : F  -->  F
8662         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8663           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8664         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8665         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8666         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8667             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8668           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8669           CmpRHS = AdjustedRHS;
8670           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8671           ICI->setPredicate(Pred);
8672           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8673           SI.setOperand(1, TrueVal);
8674           SI.setOperand(2, FalseVal);
8675           Changed = true;
8676         }
8677         break;
8678       }
8679       }
8680
8681       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8682       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8683       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8684       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) &&
8685           match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8686         Pred = ICI->getPredicate();
8687       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8688                match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8689         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8690       
8691       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8692         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8693         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8694         // cast to integer to avoid the comparison.
8695         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8696     
8697         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8698         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8699         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8700             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8701           Value *In = ICI->getOperand(0);
8702           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8703                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8704           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8705                                                           In->getName()+".lobit"),
8706                                    *ICI);
8707           if (In->getType() != SI.getType())
8708             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8709                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8710     
8711           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8712             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8713                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8714     
8715           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8716         }
8717       }
8718     }
8719
8720   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8721     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8722     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8723       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8724     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8725     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8726       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8727     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8728
8729   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8730     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8731     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8732       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8733     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8734     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8735       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8736     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8737   }
8738
8739   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8740
8741   return Changed ? &SI : 0;
8742 }
8743
8744 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8745   Value *CondVal = SI.getCondition();
8746   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8747   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8748
8749   // select true, X, Y  -> X
8750   // select false, X, Y -> Y
8751   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8752     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8753
8754   // select C, X, X -> X
8755   if (TrueVal == FalseVal)
8756     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8757
8758   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8759     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8760   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8761     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8762   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8763     if (isa<Constant>(TrueVal))
8764       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8765     else
8766       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8767   }
8768
8769   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8770     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8771       if (C->getZExtValue()) {
8772         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8773         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8774       } else {
8775         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8776         Value *NotCond =
8777           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8778                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8779         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8780       }
8781     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8782       if (C->getZExtValue() == false) {
8783         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8784         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8785       } else {
8786         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8787         Value *NotCond =
8788           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8789                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8790         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8791       }
8792     }
8793     
8794     // select a, b, a  -> a&b
8795     // select a, a, b  -> a|b
8796     if (CondVal == TrueVal)
8797       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8798     else if (CondVal == FalseVal)
8799       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8800   }
8801
8802   // Selecting between two integer constants?
8803   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8804     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8805       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8806       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8807         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8808       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8809         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8810         Value *NotCond =
8811           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8812                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8813         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8814       }
8815       
8816       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8817
8818       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8819
8820         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8821         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8822           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8823             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8824               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8825               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8826               Value *X = IC->getOperand(0);
8827               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8828               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8829               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8830                                                         ShAmt, "ones");
8831               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8832               
8833               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8834               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8835               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8836               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8837               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8838               if (SRASize < SISize)
8839                 opc = Instruction::SExt;
8840               else if (SRASize > SISize)
8841                 opc = Instruction::Trunc;
8842               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8843             }
8844           }
8845
8846
8847         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8848         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8849         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8850         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8851         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8852           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8853               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8854             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8855               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8856                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8857                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8858                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8859                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8860                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8861                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8862                 // true or false val is the zero.
8863                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8864                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8865                 Value *V = ICA;
8866                 if (ShouldNotVal)
8867                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8868                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8869                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8870               }
8871       }
8872     }
8873
8874   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8875   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8876     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8877       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8878       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8879         // This is not safe in general for floating point:  
8880         // consider X== -0, Y== +0.
8881         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8882         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8883         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8884               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8885             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8886              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8887         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8888       }
8889       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8890       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8891         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8892       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8893
8894     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8895       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8896       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8897         // This is not safe in general for floating point:  
8898         // consider X== -0, Y== +0.
8899         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8900         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8901         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8902               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8903             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8904              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8905           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8906       }
8907       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8908       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8909         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8910       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8911     }
8912     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8913   }
8914
8915   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8916   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8917     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8918       return Result;
8919
8920   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8921     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8922       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8923         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8924
8925         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8926         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8927           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8928             return IV;
8929
8930         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8931         // even legal for FP.
8932         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8933             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8934           AddOp = FI; SubOp = TI;
8935         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8936                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8937           AddOp = TI; SubOp = FI;
8938         }
8939
8940         if (AddOp) {
8941           Value *OtherAddOp = 0;
8942           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8943             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8944           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8945             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8946           }
8947
8948           if (OtherAddOp) {
8949             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8950             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8951             Value *NegVal;  // Compute -Z
8952             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8953               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8954             } else {
8955               NegVal = InsertNewInstBefore(
8956                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8957             }
8958
8959             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8960             Value *NewFalseOp = NegVal;
8961             if (AddOp != TI)
8962               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8963             Instruction *NewSel =
8964               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8965                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8966
8967             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8968             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8969           }
8970         }
8971       }
8972
8973   // See if we can fold the select into one of our operands.
8974   if (SI.getType()->isInteger()) {
8975     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8976     // transformation we are doing here.
8977     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8978       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8979           !isa<Constant>(FalseVal))
8980         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8981           unsigned OpToFold = 0;
8982           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8983             OpToFold = 1;
8984           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8985             OpToFold = 2;
8986           }
8987
8988           if (OpToFold) {
8989             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8990             Instruction *NewSel =
8991               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8992                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8993             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8994             NewSel->takeName(TVI);
8995             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8996               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8997             else {
8998               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8999             }
9000           }
9001         }
9002
9003     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9004       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9005           !isa<Constant>(TrueVal))
9006         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9007           unsigned OpToFold = 0;
9008           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9009             OpToFold = 1;
9010           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9011             OpToFold = 2;
9012           }
9013
9014           if (OpToFold) {
9015             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
9016             Instruction *NewSel =
9017               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
9018                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
9019             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9020             NewSel->takeName(FVI);
9021             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9022               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9023             else
9024               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9025           }
9026         }
9027   }
9028
9029   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9030     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9031     SI.setOperand(1, FalseVal);
9032     SI.setOperand(2, TrueVal);
9033     return &SI;
9034   }
9035
9036   return 0;
9037 }
9038
9039 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9040 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9041 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9042 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9043 /// their preferred alignment from the beginning.
9044 ///
9045 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9046                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9047
9048   User *U = dyn_cast<User>(V);
9049   if (!U) return Align;
9050
9051   switch (getOpcode(U)) {
9052   default: break;
9053   case Instruction::BitCast:
9054     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9055   case Instruction::GetElementPtr: {
9056     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9057     bool AllZeroOperands = true;
9058     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9059       if (!isa<Constant>(*i) ||
9060           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9061         AllZeroOperands = false;
9062         break;
9063       }
9064
9065     if (AllZeroOperands) {
9066       // Treat this like a bitcast.
9067       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9068     }
9069     break;
9070   }
9071   }
9072
9073   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9074     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9075     // of the global.
9076     if (!GV->isDeclaration()) {
9077       GV->setAlignment(PrefAlign);
9078       Align = PrefAlign;
9079     }
9080   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9081     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9082     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9083     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9084       AI->setAlignment(PrefAlign);
9085       Align = PrefAlign;
9086     }
9087   }
9088
9089   return Align;
9090 }
9091
9092 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9093 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9094 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9095 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9096 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9097                                                   unsigned PrefAlign) {
9098   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9099                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9100   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9101   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9102   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9103   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9104   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9105
9106   if (PrefAlign > Align)
9107     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9108   
9109     // We don't need to make any adjustment.
9110   return Align;
9111 }
9112
9113 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9114   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9115   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9116   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9117   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9118
9119   if (CopyAlign < MinAlign) {
9120     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9121     return MI;
9122   }
9123   
9124   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9125   // load/store.
9126   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9127   if (MemOpLength == 0) return 0;
9128   
9129   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9130   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9131   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9132   // case.
9133   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9134   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9135   
9136   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9137     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9138   
9139   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9140   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9141   
9142   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9143   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9144   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9145   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9146   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9147   // integer datatype.
9148   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9149     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9150     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9151       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9152       // down through these levels if so.
9153       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9154         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9155           if (STy->getNumElements() == 1)
9156             SrcETy = STy->getElementType(0);
9157           else
9158             break;
9159         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9160           if (ATy->getNumElements() == 1)
9161             SrcETy = ATy->getElementType();
9162           else
9163             break;
9164         } else
9165           break;
9166       }
9167       
9168       if (SrcETy->isSingleValueType())
9169         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9170     }
9171   }
9172   
9173   
9174   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9175   // infer, use it.
9176   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9177   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9178   
9179   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9180   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9181   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9182   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9183   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9184
9185   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9186   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9187   return MI;
9188 }
9189
9190 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9191   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9192   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9193     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9194     return MI;
9195   }
9196   
9197   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9198   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9199   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9200   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9201     return 0;
9202   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9203   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9204   
9205   // If the length is zero, this is a no-op
9206   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9207   
9208   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9209   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9210     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9211     
9212     Value *Dest = MI->getDest();
9213     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9214
9215     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9216     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9217     
9218     // Extract the fill value and store.
9219     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9220     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9221                                       Alignment), *MI);
9222     
9223     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9224     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9225     return MI;
9226   }
9227
9228   return 0;
9229 }
9230
9231
9232 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9233 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9234 /// the heavy lifting.
9235 ///
9236 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9237   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9238   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9239   
9240   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9241   // visitCallSite.
9242   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9243     bool Changed = false;
9244
9245     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9246     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9247       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9248
9249       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9250         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9251           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9252           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9253           // alignment is sufficient.
9254         }
9255     }
9256
9257     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9258     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9259     // into a call to memcpy.
9260     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9261       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9262         if (GVSrc->isConstant()) {
9263           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9264           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9265           const Type *Tys[1];
9266           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9267           CI.setOperand(0, 
9268                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9269           Changed = true;
9270         }
9271
9272       // memmove(x,x,size) -> noop.
9273       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9274         return EraseInstFromFunction(CI);
9275     }
9276
9277     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9278     // set, update the alignment.
9279     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9280       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9281         return I;
9282     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9283       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9284         return I;
9285     }
9286           
9287     if (Changed) return II;
9288   }
9289   
9290   switch (II->getIntrinsicID()) {
9291   default: break;
9292   case Intrinsic::bswap:
9293     // bswap(bswap(x)) -> x
9294     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9295       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9296         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9297     break;
9298   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9299   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9300   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9301   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9302   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9303     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9304     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9305     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9306       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9307                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9308                                        CI);
9309       return new LoadInst(Ptr);
9310     }
9311     break;
9312   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9313   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9314     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9315     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9316       const Type *OpPtrTy = 
9317         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9318       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9319       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9320     }
9321     break;
9322   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9323   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9324   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9325     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9326     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9327       const Type *OpPtrTy = 
9328         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9329       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9330       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9331     }
9332     break;
9333     
9334   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9335     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9336     // we can simplify the input based on that, do so now.
9337     uint64_t UndefElts;
9338     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9339                                               UndefElts)) {
9340       II->setOperand(1, V);
9341       return II;
9342     }
9343     break;
9344   }
9345     
9346   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9347     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9348     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9349       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9350       
9351       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9352       bool AllEltsOk = true;
9353       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9354         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9355             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9356           AllEltsOk = false;
9357           break;
9358         }
9359       }
9360       
9361       if (AllEltsOk) {
9362         // Cast the input vectors to byte vectors.
9363         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9364         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9365         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9366         
9367         // Only extract each element once.
9368         Value *ExtractedElts[32];
9369         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9370         
9371         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9372           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9373             continue;
9374           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9375           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9376           
9377           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9378             Instruction *Elt = 
9379               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9380             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9381             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9382           }
9383         
9384           // Insert this value into the result vector.
9385           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9386                                              i, "tmp");
9387           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9388         }
9389         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9390       }
9391     }
9392     break;
9393
9394   case Intrinsic::stackrestore: {
9395     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9396     // happen when variable allocas are DCE'd.
9397     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9398       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9399         BasicBlock::iterator BI = SS;
9400         if (&*++BI == II)
9401           return EraseInstFromFunction(CI);
9402       }
9403     }
9404     
9405     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9406     // same block without an intervening call/alloca.
9407     BasicBlock::iterator BI = II;
9408     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9409     bool CannotRemove = false;
9410     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9411       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9412         CannotRemove = true;
9413         break;
9414       }
9415       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9416         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9417           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9418           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9419             return EraseInstFromFunction(CI);
9420           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9421         } else {
9422           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9423           // restore.
9424           CannotRemove = true;
9425           break;
9426         }
9427       }
9428     }
9429     
9430     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9431     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9432     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9433       return EraseInstFromFunction(CI);
9434     break;
9435   }
9436   }
9437
9438   return visitCallSite(II);
9439 }
9440
9441 // InvokeInst simplification
9442 //
9443 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9444   return visitCallSite(&II);
9445 }
9446
9447 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9448 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9449 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9450                                          const CastInst * const CI,
9451                                          const TargetData * const TD,
9452                                          const int ix) {
9453   if (!CI->isLosslessCast())
9454     return false;
9455
9456   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9457   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9458   // passed explicitly we could avoid this check.
9459   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9460     return true;
9461
9462   const Type* SrcTy = 
9463             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9464   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9465   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9466     return false;
9467   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9468     return false;
9469   return true;
9470 }
9471
9472 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9473 //
9474 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9475   bool Changed = false;
9476
9477   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9478   // to the arguments of the call/invoke.
9479   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9480
9481   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9482
9483   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9484     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9485       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9486       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9487       // be unreachable, as the call is undefined.
9488       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9489                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9490                                     OldCall);
9491       if (!OldCall->use_empty())
9492         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9493       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9494         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9495       return 0;
9496     }
9497
9498   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9499     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9500     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9501     // that we can't modify the CFG here.
9502     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9503                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9504                   CS.getInstruction());
9505
9506     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9507       CS.getInstruction()->
9508         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9509
9510     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9511       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9512       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9513                          ConstantInt::getTrue(), II);
9514     }
9515     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9516   }
9517
9518   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9519     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9520       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9521         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9522
9523   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9524   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9525   if (FTy->isVarArg()) {
9526     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9527     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9528     // the call.
9529     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9530            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9531       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9532       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9533         *I = CI->getOperand(0);
9534         Changed = true;
9535       }
9536     }
9537   }
9538
9539   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9540     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9541     CS.setDoesNotThrow();
9542     Changed = true;
9543   }
9544
9545   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9546 }
9547
9548 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9549 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9550 //
9551 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9552   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9553   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9554   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9555       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9556     return false;
9557   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9558   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9559   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9560
9561   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9562   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9563   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9564   //
9565   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9566   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9567   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9568
9569   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9570     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9571
9572   // Check to see if we are changing the return type...
9573   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9574     if (Callee->isDeclaration() &&
9575         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9576         // a pointer to an integer of the same size.
9577         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9578           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9579       return false;   // Cannot transform this return value.
9580
9581     if (!Caller->use_empty() &&
9582         // void -> non-void is handled specially
9583         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9584       return false;   // Cannot transform this return value.
9585
9586     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9587       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9588       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9589         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9590     }
9591
9592     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9593     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9594     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9595     // the critical edge).  Bail out in this case.
9596     if (!Caller->use_empty())
9597       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9598         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9599              UI != E; ++UI)
9600           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9601             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9602                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9603               return false;
9604   }
9605
9606   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9607   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9608
9609   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9610   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9611     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9612     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9613
9614     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9615       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9616
9617     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9618         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9619       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9620
9621     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9622     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9623     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9624       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9625        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9626     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9627   }
9628
9629   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9630       Callee->isDeclaration())
9631     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9632
9633   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9634       !CallerPAL.isEmpty())
9635     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9636     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9637     // that are compatible with being a vararg call argument.
9638     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9639       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9640         break;
9641       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9642       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9643         return false;
9644     }
9645
9646   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9647   // inserting cast instructions as necessary...
9648   std::vector<Value*> Args;
9649   Args.reserve(NumActualArgs);
9650   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9651   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9652
9653   // Get any return attributes.
9654   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9655
9656   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9657   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9658   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9659
9660   // Add the new return attributes.
9661   if (RAttrs)
9662     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9663
9664   AI = CS.arg_begin();
9665   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9666     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9667     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9668       Args.push_back(*AI);
9669     } else {
9670       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9671           false, ParamTy, false);
9672       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9673       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9674     }
9675
9676     // Add any parameter attributes.
9677     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9678       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9679   }
9680
9681   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9682   // now...
9683   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9684     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9685
9686   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9687   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9688     if (!FT->isVarArg()) {
9689       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9690            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9691     } else {
9692       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9693       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9694         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9695         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9696           // Must promote to pass through va_arg area!
9697           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9698                                                                 PTy, false);
9699           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9700           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9701           Args.push_back(Cast);
9702         } else {
9703           Args.push_back(*AI);
9704         }
9705
9706         // Add any parameter attributes.
9707         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9708           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9709       }
9710     }
9711   }
9712
9713   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9714     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9715
9716   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9717     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9718
9719   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9720
9721   Instruction *NC;
9722   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9723     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9724                             Args.begin(), Args.end(),
9725                             Caller->getName(), Caller);
9726     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9727     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9728   } else {
9729     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9730                           Caller->getName(), Caller);
9731     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9732     if (CI->isTailCall())
9733       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9734     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9735     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9736   }
9737
9738   // Insert a cast of the return type as necessary.
9739   Value *NV = NC;
9740   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9741     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9742       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9743                                                             OldRetTy, false);
9744       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9745
9746       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9747       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9748       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9749         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9750         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9751       } else {
9752         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9753         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9754       }
9755       AddUsersToWorkList(*Caller);
9756     } else {
9757       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9758     }
9759   }
9760
9761   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9762     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9763   Caller->eraseFromParent();
9764   RemoveFromWorkList(Caller);
9765   return true;
9766 }
9767
9768 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9769 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9770 //
9771 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9772   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9773   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9774   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9775   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9776
9777   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9778   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9779   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9780     return 0;
9781
9782   IntrinsicInst *Tramp =
9783     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9784
9785   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9786   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9787   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9788
9789   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9790   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9791     unsigned NestIdx = 1;
9792     const Type *NestTy = 0;
9793     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9794
9795     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9796     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9797          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9798       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9799         // Record the parameter type and any other attributes.
9800         NestTy = *I;
9801         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9802         break;
9803       }
9804
9805     if (NestTy) {
9806       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9807       std::vector<Value*> NewArgs;
9808       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9809
9810       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9811       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9812
9813       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9814       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9815
9816       // Add any result attributes.
9817       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9818         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9819
9820       {
9821         unsigned Idx = 1;
9822         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9823         do {
9824           if (Idx == NestIdx) {
9825             // Add the chain argument and attributes.
9826             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9827             if (NestVal->getType() != NestTy)
9828               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9829             NewArgs.push_back(NestVal);
9830             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9831           }
9832
9833           if (I == E)
9834             break;
9835
9836           // Add the original argument and attributes.
9837           NewArgs.push_back(*I);
9838           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9839             NewAttrs.push_back
9840               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9841
9842           ++Idx, ++I;
9843         } while (1);
9844       }
9845
9846       // Add any function attributes.
9847       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9848         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9849
9850       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9851       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9852       // with the chain parameter inserted.
9853
9854       std::vector<const Type*> NewTypes;
9855       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9856
9857       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9858       // mean appending it.
9859       {
9860         unsigned Idx = 1;
9861         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9862           E = FTy->param_end();
9863
9864         do {
9865           if (Idx == NestIdx)
9866             // Add the chain's type.
9867             NewTypes.push_back(NestTy);
9868
9869           if (I == E)
9870             break;
9871
9872           // Add the original type.
9873           NewTypes.push_back(*I);
9874
9875           ++Idx, ++I;
9876         } while (1);
9877       }
9878
9879       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9880       // code sort out any function type mismatches.
9881       FunctionType *NewFTy =
9882         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9883       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9884         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9885       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9886
9887       Instruction *NewCaller;
9888       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9889         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9890                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9891                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9892                                        Caller->getName(), Caller);
9893         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9894         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9895       } else {
9896         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9897                                      Caller->getName(), Caller);
9898         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9899           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9900         cast<CallInst>(NewCaller)->
9901           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9902         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9903       }
9904       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9905         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9906       Caller->eraseFromParent();
9907       RemoveFromWorkList(Caller);
9908       return 0;
9909     }
9910   }
9911
9912   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9913   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9914   // code sort out any function type mismatches.
9915   Constant *NewCallee =
9916     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9917   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9918   return CS.getInstruction();
9919 }
9920
9921 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9922 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9923 /// and a single binop.
9924 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9925   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9926   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9927          isa<CmpInst>(FirstInst));
9928   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9929   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9930   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9931     
9932   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9933   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9934   
9935   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9936   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9937   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9938     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9939     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9940         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9941         // types or GEP's with different index types.
9942         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9943         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9944       return 0;
9945
9946     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9947     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9948       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9949           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9950         return 0;
9951     
9952     // Keep track of which operand needs a phi node.
9953     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9954     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9955   }
9956   
9957   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9958
9959   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9960   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9961   // hide them behind a phi.
9962   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9963     return 0;
9964   
9965   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9966   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9967   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9968   if (LHSVal == 0) {
9969     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9970                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9971     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9972     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9973     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9974     LHSVal = NewLHS;
9975   }
9976   
9977   if (RHSVal == 0) {
9978     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9979                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9980     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9981     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9982     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9983     RHSVal = NewRHS;
9984   }
9985   
9986   // Add all operands to the new PHIs.
9987   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9988     if (NewLHS) {
9989       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9990       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9991     }
9992     if (NewRHS) {
9993       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9994       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9995     }
9996   }
9997     
9998   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9999     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10000   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10001     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
10002                            RHSVal);
10003   else {
10004     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
10005     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
10006   }
10007 }
10008
10009 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
10010 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
10011 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
10012 /// block it is in.
10013 ///
10014 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10015 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10016 /// to a register.
10017 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
10018   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10019   
10020   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10021     if (BBI->mayWriteToMemory())
10022       return false;
10023   
10024   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10025   // profitable to do this xform.
10026   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10027     bool isAddressTaken = false;
10028     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10029          UI != E; ++UI) {
10030       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10031       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10032         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10033         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10034       }
10035       isAddressTaken = true;
10036       break;
10037     }
10038     
10039     if (!isAddressTaken)
10040       return false;
10041   }
10042   
10043   return true;
10044 }
10045
10046
10047 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10048 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10049 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10050 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10051   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10052
10053   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10054   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10055   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10056   // code size and simplifying code.
10057   Constant *ConstantOp = 0;
10058   const Type *CastSrcTy = 0;
10059   bool isVolatile = false;
10060   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10061     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10062   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10063     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10064     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10065     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10066     if (ConstantOp == 0)
10067       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10068   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10069     isVolatile = LI->isVolatile();
10070     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10071     // load and the PHI.
10072     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10073         !isSafeToSinkLoad(LI))
10074       return 0;
10075     
10076     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10077     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10078     // the path through the other successor.
10079     if (isVolatile &&
10080         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10081       return 0;
10082     
10083   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10084     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
10085       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10086     // Can't handle general GEPs yet.
10087     return 0;
10088   } else {
10089     return 0;  // Cannot fold this operation.
10090   }
10091
10092   // Check to see if all arguments are the same operation.
10093   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10094     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10095     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10096     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10097       return 0;
10098     if (CastSrcTy) {
10099       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10100         return 0;  // Cast operation must match.
10101     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10102       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10103       // the load and the PHI.
10104       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10105           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10106           !isSafeToSinkLoad(LI))
10107         return 0;
10108       
10109       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10110       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10111       // the path through the other successor.
10112       if (isVolatile &&
10113           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10114         return 0;
10115
10116       
10117     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10118       return 0;
10119     }
10120   }
10121
10122   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10123   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10124   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10125                                    PN.getName()+".in");
10126   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10127
10128   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10129   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10130
10131   // Add all operands to the new PHI.
10132   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10133     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10134     if (NewInVal != InVal)
10135       InVal = 0;
10136     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10137   }
10138
10139   Value *PhiVal;
10140   if (InVal) {
10141     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10142     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10143     PhiVal = InVal;
10144     delete NewPN;
10145   } else {
10146     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10147     PhiVal = NewPN;
10148   }
10149
10150   // Insert and return the new operation.
10151   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10152     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10153   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10154     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10155   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10156     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10157                            PhiVal, ConstantOp);
10158   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10159   
10160   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10161   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10162   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10163   if (isVolatile)
10164     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10165       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10166   
10167   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10168 }
10169
10170 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10171 /// that is dead.
10172 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10173                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10174   if (PN->use_empty()) return true;
10175   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10176
10177   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10178   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10179     return true;
10180   
10181   // Don't scan crazily complex things.
10182   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10183     return false;
10184
10185   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10186     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10187
10188   return false;
10189 }
10190
10191 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10192 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10193 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10194 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10195                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10196   // See if we already saw this PHI node.
10197   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10198     return true;
10199   
10200   // Don't scan crazily complex things.
10201   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10202     return false;
10203  
10204   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10205   // the value.
10206   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10207     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10208     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10209       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10210         return false;
10211     } else if (Op != NonPhiInVal)
10212       return false;
10213   }
10214   
10215   return true;
10216 }
10217
10218
10219 // PHINode simplification
10220 //
10221 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10222   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10223   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10224   
10225   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10226     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10227
10228   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10229   // reducing code size.
10230   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10231       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10232     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10233       return Result;
10234
10235   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10236   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10237   // PHI)... break the cycle.
10238   if (PN.hasOneUse()) {
10239     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10240     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10241       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10242       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10243       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10244         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10245     }
10246    
10247     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10248     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10249     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10250     // common case here is good because the only other things that catch this
10251     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10252     // late.
10253     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10254         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10255         PHIUser->use_back() == &PN) {
10256       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10257     }
10258   }
10259
10260   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10261   // same value, for example:
10262   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10263   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10264   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10265   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10266   {
10267     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10268     // Scan for the first non-phi operand.
10269     while (InValNo != NumOperandVals && 
10270            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10271       ++InValNo;
10272
10273     if (InValNo != NumOperandVals) {
10274       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10275       
10276       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10277       // there is no need to recursively scan other phis.
10278       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10279         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10280         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10281           break;
10282       }
10283       
10284       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10285       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10286       // the value.
10287       if (InValNo == NumOperandVals) {
10288         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10289         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10290           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10291       }
10292     }
10293   }
10294   return 0;
10295 }
10296
10297 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10298                                    Instruction *InsertPoint,
10299                                    InstCombiner *IC) {
10300   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10301   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10302   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10303   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10304   // used for address computation.
10305   Instruction::CastOps opcode = 
10306      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10307       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10308   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10309 }
10310
10311
10312 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10313   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10314   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10315   // If so, eliminate the noop.
10316   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10317     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10318
10319   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10320     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10321
10322   bool HasZeroPointerIndex = false;
10323   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10324     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10325
10326   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10327     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10328
10329   // Eliminate unneeded casts for indices.
10330   bool MadeChange = false;
10331   
10332   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10333   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10334        i != e; ++i, ++GTI) {
10335     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10336       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10337         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10338             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10339           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10340           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10341           // is a 32-bit pointer target.
10342           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10343             MadeChange = true;
10344             *i = CI->getOperand(0);
10345           }
10346         }
10347       }
10348       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10349       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10350       // If the incoming value needs a cast instruction,
10351       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10352       // obvious.
10353       Value *Op = *i;
10354       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10355         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10356           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10357           MadeChange = true;
10358         } else {
10359           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10360                                 GEP);
10361           *i = Op;
10362           MadeChange = true;
10363         }
10364       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10365         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10366           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10367           MadeChange = true;
10368         } else {
10369           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10370                                 GEP);
10371           *i = Op;
10372           MadeChange = true;
10373         }
10374       }
10375     }
10376   }
10377   if (MadeChange) return &GEP;
10378
10379   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10380   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10381   // real input to the dest type.
10382   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10383     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10384       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10385       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10386       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10387         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10388         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10389           if (I != BCI) {
10390             I->takeName(BCI);
10391             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10392             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10393           }
10394           return &GEP;
10395         }
10396       }
10397       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10398     }
10399   }
10400   
10401   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10402   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10403   // getelementptr instructions into a single instruction.
10404   //
10405   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10406   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10407     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10408
10409   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10410     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10411     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10412     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10413     //
10414     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10415         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10416       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10417
10418     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10419
10420     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10421     bool EndsWithSequential = false;
10422     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10423            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10424       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10425
10426     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10427     if (EndsWithSequential) {
10428       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10429       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10430       //
10431       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10432       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10433         Sum = GO1;
10434       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10435         Sum = SO1;
10436       } else {
10437         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10438         // target's pointer size.
10439         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10440           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10441             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10442           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10443             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10444           } else {
10445             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10446             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10447               // Convert GO1 to SO1's type.
10448               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10449
10450             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10451               // Convert SO1 to GO1's type.
10452               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10453             } else {
10454               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10455               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10456               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10457             }
10458           }
10459         }
10460         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10461           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10462         else {
10463           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10464           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10465         }
10466       }
10467
10468       // Recycle the GEP we already have if possible.
10469       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10470         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10471         GEP.setOperand(1, Sum);
10472         return &GEP;
10473       } else {
10474         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10475                        SrcGEPOperands.end()-1);
10476         Indices.push_back(Sum);
10477         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10478       }
10479     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10480                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10481                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10482       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10483       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10484                      SrcGEPOperands.end());
10485       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10486     }
10487
10488     if (!Indices.empty())
10489       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10490                                        Indices.end(), GEP.getName());
10491
10492   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10493     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10494     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10495
10496     // Scan for nonconstants...
10497     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10498     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10499     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10500       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10501
10502     if (I == E) {  // If they are all constants...
10503       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10504                                                     &Indices[0],Indices.size());
10505
10506       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10507       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10508     }
10509   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10510     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10511       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10512     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10513       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10514       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10515       //
10516       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10517       //
10518       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10519       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10520       if (const ArrayType *XATy =
10521           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10522         if (const ArrayType *CATy =
10523             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10524           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10525             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10526             // to an array of the same type as the destination pointer
10527             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10528             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10529             GEP.setOperand(0, X);
10530             return &GEP;
10531           }
10532     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10533       // Transform things like:
10534       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10535       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10536       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10537       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10538       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10539           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10540           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10541         Value *Idx[2];
10542         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10543         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10544         Value *V = InsertNewInstBefore(
10545                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10546         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10547         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10548       }
10549       
10550       // Transform things like:
10551       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10552       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10553       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10554       
10555       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10556         uint64_t ArrayEltSize =
10557             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10558         
10559         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10560         // allow either a mul, shift, or constant here.
10561         Value *NewIdx = 0;
10562         ConstantInt *Scale = 0;
10563         if (ArrayEltSize == 1) {
10564           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10565           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10566         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10567           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10568           Scale = CI;
10569         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10570           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10571               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10572             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10573             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10574             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10575             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10576           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10577                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10578             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10579             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10580           }
10581         }
10582         
10583         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10584         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10585         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10586         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10587         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10588             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10589           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10590                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10591           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10592             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10593                                                        false /*ZExt*/);
10594             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10595             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10596           }
10597
10598           // Insert the new GEP instruction.
10599           Value *Idx[2];
10600           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10601           Idx[1] = NewIdx;
10602           Instruction *NewGEP =
10603             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10604           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10605           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10606           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10607         }
10608       }
10609     }
10610   }
10611
10612   return 0;
10613 }
10614
10615 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10616   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10617   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10618     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10619       const Type *NewTy = 
10620         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10621       AllocationInst *New = 0;
10622
10623       // Create and insert the replacement instruction...
10624       if (isa<MallocInst>(AI))
10625         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10626       else {
10627         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10628         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10629       }
10630
10631       InsertNewInstBefore(New, AI);
10632
10633       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10634       // allocas if possible...
10635       //
10636       BasicBlock::iterator It = New;
10637       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10638
10639       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10640       // insert our getelementptr instruction...
10641       //
10642       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10643       Value *Idx[2];
10644       Idx[0] = NullIdx;
10645       Idx[1] = NullIdx;
10646       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10647                                            New->getName()+".sub", It);
10648
10649       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10650       // allocation.
10651       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10652     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10653       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10654     }
10655   }
10656
10657   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10658   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10659   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10660   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10661       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10662     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10663
10664   return 0;
10665 }
10666
10667 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10668   Value *Op = FI.getOperand(0);
10669
10670   // free undef -> unreachable.
10671   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10672     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10673     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10674                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10675     return EraseInstFromFunction(FI);
10676   }
10677   
10678   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10679   // when lots of inlining happens.
10680   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10681     return EraseInstFromFunction(FI);
10682   
10683   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10684   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10685     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10686     return &FI;
10687   }
10688   
10689   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10690   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10691     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10692       AddToWorkList(GEPI);
10693       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10694       return &FI;
10695     }
10696   }
10697   
10698   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10699   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10700     if (MI->hasOneUse()) {
10701       EraseInstFromFunction(FI);
10702       return EraseInstFromFunction(*MI);
10703     }
10704
10705   return 0;
10706 }
10707
10708
10709 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10710 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10711                                         const TargetData *TD) {
10712   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10713   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10714
10715   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10716     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10717     // directly if string length is small enough.
10718     std::string Str;
10719     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10720       unsigned len = Str.length();
10721       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10722       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10723       // Replace LI with immediate integer store.
10724       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10725         APInt StrVal(numBits, 0);
10726         APInt SingleChar(numBits, 0);
10727         if (TD->isLittleEndian()) {
10728           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10729             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10730             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10731           }
10732         } else {
10733           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10734             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10735             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10736           }
10737           // Append NULL at the end.
10738           SingleChar = 0;
10739           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10740         }
10741         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10742         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10743       }
10744     }
10745   }
10746
10747   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10748   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10749     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10750
10751     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10752          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10753       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10754       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10755       // constants.
10756       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10757         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10758           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10759             Value *Idxs[2];
10760             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10761             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10762             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10763             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10764           }
10765
10766       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10767             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10768           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10769           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10770           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10771           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10772                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10773
10774         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10775         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10776         // the result of the loaded value.
10777         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10778                                                              CI->getName(),
10779                                                          LI.isVolatile()),LI);
10780         // Now cast the result of the load.
10781         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10782       }
10783     }
10784   }
10785   return 0;
10786 }
10787
10788 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10789 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10790 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10791 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10792 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10793   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10794   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10795
10796   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10797   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10798     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10799     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10800
10801   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10802   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10803   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10804   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10805   // the load entirely).
10806   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10807
10808   while (BBI != E) {
10809     --BBI;
10810
10811     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10812     // marked invalid.
10813     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10814       return false;
10815     
10816     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10817       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10818     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10819       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10820     }
10821
10822   }
10823   return false;
10824 }
10825
10826 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10827   Value *Op = LI.getOperand(0);
10828
10829   // Attempt to improve the alignment.
10830   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10831   if (KnownAlign >
10832       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10833                                 LI.getAlignment()))
10834     LI.setAlignment(KnownAlign);
10835
10836   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10837   if (isa<CastInst>(Op))
10838     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10839       return Res;
10840
10841   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10842   if (LI.isVolatile()) return 0;
10843   
10844   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10845   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10846   // separated by a few arithmetic operations.
10847   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10848   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
10849     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
10850
10851   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10852     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10853     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10854     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10855         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10856       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10857       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10858       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10859       // CFG.
10860       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10861                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10862       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10863     }
10864   } 
10865
10866   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10867     // load null/undef -> undef
10868     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10869     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10870         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10871       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10872       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10873       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10874       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10875                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10876       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10877     }
10878
10879     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10880     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10881       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10882         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10883
10884     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10885     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10886       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10887         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10888           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10889             if (Constant *V = 
10890                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10891               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10892         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10893           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10894           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10895           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10896           // CFG.
10897           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10898                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10899           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10900         }
10901
10902       } else if (CE->isCast()) {
10903         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10904           return Res;
10905       }
10906     }
10907   }
10908     
10909   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10910   // is all undef or zero, we know what it loads.
10911   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10912     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10913       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10914         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10915       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10916         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10917     }
10918   }
10919
10920   if (Op->hasOneUse()) {
10921     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10922     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10923     // exposes redundancy in the code.
10924     //
10925     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10926     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10927     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10928     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10929     // unconditionally.
10930     //
10931     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10932       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10933       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10934           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10935         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10936                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10937         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10938                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10939         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10940       }
10941
10942       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10943       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10944         if (C->isNullValue()) {
10945           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10946           return &LI;
10947         }
10948
10949       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10950       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10951         if (C->isNullValue()) {
10952           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10953           return &LI;
10954         }
10955     }
10956   }
10957   return 0;
10958 }
10959
10960 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10961 /// when possible.
10962 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10963   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10964   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10965
10966   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10967   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10968     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10969
10970     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10971       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10972       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10973       // constants.
10974       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10975         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10976           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10977             Value* Idxs[2];
10978             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10979             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10980             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10981             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10982           }
10983
10984       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10985           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10986                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10987
10988         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10989         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10990         // the store, cast the value to be stored.
10991         Value *NewCast;
10992         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10993         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10994         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10995         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10996         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10997           if (CastSrcTy->isInteger())
10998             opcode = Instruction::IntToPtr;
10999         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11000           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11001             opcode = Instruction::PtrToInt;
11002         }
11003         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
11004           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
11005         else
11006           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
11007             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
11008             SI);
11009         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11010       }
11011     }
11012   }
11013   return 0;
11014 }
11015
11016 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11017 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11018 /// value in code like this:
11019 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
11020 ///   store i32 0, i32* %t0
11021 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
11022 ///   %t2 = load i32* %t1
11023 ///
11024 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11025   // Test if the values are trivially equivalent.
11026   if (A == B) return true;
11027   
11028   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11029   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11030       isa<CastInst>(A) ||
11031       isa<PHINode>(A) ||
11032       isa<GetElementPtrInst>(A))
11033     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11034       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
11035         return true;
11036   
11037   // Otherwise they may not be equivalent.
11038   return false;
11039 }
11040
11041 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11042   Value *Val = SI.getOperand(0);
11043   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11044
11045   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11046     EraseInstFromFunction(SI);
11047     ++NumCombined;
11048     return 0;
11049   }
11050   
11051   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11052   // alloca dead.
11053   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
11054     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11055       EraseInstFromFunction(SI);
11056       ++NumCombined;
11057       return 0;
11058     }
11059     
11060     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11061       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11062           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11063         EraseInstFromFunction(SI);
11064         ++NumCombined;
11065         return 0;
11066       }
11067   }
11068
11069   // Attempt to improve the alignment.
11070   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11071   if (KnownAlign >
11072       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11073                                 SI.getAlignment()))
11074     SI.setAlignment(KnownAlign);
11075
11076   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11077   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11078   // situation often occurs with bitfield accesses.
11079   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11080   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11081        --ScanInsts) {
11082     --BBI;
11083     
11084     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11085       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11086       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11087                                                           SI.getOperand(1))) {
11088         ++NumDeadStore;
11089         ++BBI;
11090         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11091         continue;
11092       }
11093       break;
11094     }
11095     
11096     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11097     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11098     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11099     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11100       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11101           !SI.isVolatile()) {
11102         EraseInstFromFunction(SI);
11103         ++NumCombined;
11104         return 0;
11105       }
11106       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11107       // may not be dead.
11108       break;
11109     }
11110     
11111     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11112     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11113       break;
11114   }
11115   
11116   
11117   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11118
11119   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11120   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11121     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11122       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11123       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11124         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11125       ++NumCombined;
11126     }
11127     return 0;  // Do not modify these!
11128   }
11129
11130   // store undef, Ptr -> noop
11131   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11132     EraseInstFromFunction(SI);
11133     ++NumCombined;
11134     return 0;
11135   }
11136
11137   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11138   // source instead.
11139   if (isa<CastInst>(Ptr))
11140     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11141       return Res;
11142   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11143     if (CE->isCast())
11144       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11145         return Res;
11146
11147   
11148   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11149   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11150   BBI = &SI; ++BBI;
11151   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11152     if (BI->isUnconditional())
11153       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11154         return 0;  // xform done!
11155   
11156   return 0;
11157 }
11158
11159 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11160 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11161 /// into a phi node with a store in the successor.
11162 ///
11163 /// Simplify things like:
11164 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11165 /// into a phi node with a store in the successor.
11166 ///
11167 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11168   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11169   
11170   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11171   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11172   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11173   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11174   
11175   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11176   // the other predecessor.
11177   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11178   BasicBlock *OtherBB = 0;
11179   if (*PI != StoreBB)
11180     OtherBB = *PI;
11181   ++PI;
11182   if (PI == pred_end(DestBB))
11183     return false;
11184   
11185   if (*PI != StoreBB) {
11186     if (OtherBB)
11187       return false;
11188     OtherBB = *PI;
11189   }
11190   if (++PI != pred_end(DestBB))
11191     return false;
11192
11193   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11194   // for example, if SI is in an infinite loop)
11195   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11196     return false;
11197
11198   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11199   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11200   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11201   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11202     return false;
11203   
11204   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11205   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11206   StoreInst *OtherStore = 0;
11207   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11208     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11209     --BBI;
11210     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11211     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11212       return false;
11213   } else {
11214     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11215     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11216     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11217         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11218       return false;
11219     
11220     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11221     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11222     // lives in OtherBB.
11223     for (;; --BBI) {
11224       // Check to see if we find the matching store.
11225       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11226         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11227           return false;
11228         break;
11229       }
11230       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11231       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11232       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11233           BBI == OtherBB->begin())
11234         return false;
11235     }
11236     
11237     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11238     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11239     // StoreBB.
11240     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11241       // FIXME: This should really be AA driven.
11242       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11243         return false;
11244     }
11245   }
11246   
11247   // Insert a PHI node now if we need it.
11248   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11249   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11250     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11251     PN->reserveOperandSpace(2);
11252     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11253     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11254     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11255   }
11256   
11257   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11258   // insert it.
11259   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11260   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11261                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11262   
11263   // Nuke the old stores.
11264   EraseInstFromFunction(SI);
11265   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11266   ++NumCombined;
11267   return true;
11268 }
11269
11270
11271 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11272   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11273   Value *X = 0;
11274   BasicBlock *TrueDest;
11275   BasicBlock *FalseDest;
11276   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11277       !isa<Constant>(X)) {
11278     // Swap Destinations and condition...
11279     BI.setCondition(X);
11280     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11281     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11282     return &BI;
11283   }
11284
11285   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11286   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11287   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11288                              TrueDest, FalseDest)))
11289     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11290          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11291       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11292       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11293       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11294       NewSCC->takeName(I);
11295       // Swap Destinations and condition...
11296       BI.setCondition(NewSCC);
11297       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11298       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11299       RemoveFromWorkList(I);
11300       I->eraseFromParent();
11301       AddToWorkList(NewSCC);
11302       return &BI;
11303     }
11304
11305   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11306   ICmpInst::Predicate IPred;
11307   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11308                       TrueDest, FalseDest)))
11309     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11310          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11311          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11312       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11313       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11314       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11315       NewSCC->takeName(I);
11316       // Swap Destinations and condition...
11317       BI.setCondition(NewSCC);
11318       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11319       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11320       RemoveFromWorkList(I);
11321       I->eraseFromParent();;
11322       AddToWorkList(NewSCC);
11323       return &BI;
11324     }
11325
11326   return 0;
11327 }
11328
11329 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11330   Value *Cond = SI.getCondition();
11331   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11332     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11333       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11334         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11335         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11336           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11337                                                 AddRHS));
11338         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11339         AddToWorkList(I);
11340         return &SI;
11341       }
11342   }
11343   return 0;
11344 }
11345
11346 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11347   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11348
11349   if (!EV.hasIndices())
11350     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11351
11352   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11353     if (isa<UndefValue>(C))
11354       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11355       
11356     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11357       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11358
11359     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11360       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11361       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11362       if (EV.getNumIndices() > 1)
11363         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11364         // first index
11365         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11366       else
11367         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11368     }
11369     return 0; // Can't handle other constants
11370   } 
11371   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11372     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11373     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11374     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11375          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11376          exti != exte && insi != inse;
11377          ++exti, ++insi) {
11378       if (*insi != *exti)
11379         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11380         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11381         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11382         // operand of the insert. i.e., replace
11383         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11384         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11385         // with
11386         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11387         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11388                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11389     }
11390     if (exti == exte && insi == inse)
11391       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11392       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11393       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11394       // with "i32 42"
11395       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11396     if (exti == exte) {
11397       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11398       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11399       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11400       // with
11401       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11402       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11403       // by switching the order of the insert and extract (though the
11404       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11405       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11406         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11407                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11408         EV);
11409       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11410                                      insi, inse);
11411     }
11412     if (insi == inse)
11413       // The insert list is a prefix of the extract list
11414       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11415       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11416       // i.e., replace
11417       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11418       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11419       // with
11420       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11421       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11422                                       exti, exte);
11423   }
11424   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11425   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11426   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11427   // the value inserted, if appropriate).
11428   return 0;
11429 }
11430
11431 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11432 /// is to leave as a vector operation.
11433 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11434   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11435     return true;
11436   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11437     if (isConstant) return true;
11438     // If all elts are the same, we can extract.
11439     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11440     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11441       if (C->getOperand(i) != Op0)
11442         return false;
11443     return true;
11444   }
11445   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11446   if (!I) return false;
11447   
11448   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11449   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11450   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11451       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11452     return true;
11453   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11454     return true;
11455   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11456     if (BO->hasOneUse() &&
11457         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11458          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11459       return true;
11460   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11461     if (CI->hasOneUse() &&
11462         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11463          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11464       return true;
11465   
11466   return false;
11467 }
11468
11469 /// Read and decode a shufflevector mask.
11470 ///
11471 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11472 /// elements in the input.
11473 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11474   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11475   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11476     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11477   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11478     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11479
11480   std::vector<unsigned> Result;
11481   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11482   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11483     if (isa<UndefValue>(*i))
11484       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11485     else
11486       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11487   return Result;
11488 }
11489
11490 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11491 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11492 /// extracted from the vector.
11493 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11494   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11495   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11496   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11497   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11498     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11499   
11500   if (isa<UndefValue>(V))
11501     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11502   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11503     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11504   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11505     return CP->getOperand(EltNo);
11506   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11507     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11508     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11509       return 0;
11510     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11511     
11512     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11513     // inserted value.
11514     if (EltNo == IIElt) 
11515       return III->getOperand(1);
11516     
11517     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11518     // vector input.
11519     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11520   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11521     unsigned LHSWidth =
11522       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11523     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11524     if (InEl < LHSWidth)
11525       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11526     else if (InEl < LHSWidth*2)
11527       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11528     else
11529       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11530   }
11531   
11532   // Otherwise, we don't know.
11533   return 0;
11534 }
11535
11536 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11537   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11538   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11539     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11540
11541   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11542   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11543     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11544   
11545   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11546     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11547     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11548     // (we do that below, but only when the index is constant).
11549     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11550     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11551       if (C->getOperand(i) != op0) {
11552         op0 = 0; 
11553         break;
11554       }
11555     if (op0)
11556       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11557   }
11558   
11559   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11560   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11561   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11562     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11563     unsigned VectorWidth = 
11564       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11565       
11566     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11567     // crashing the code below.
11568     if (IndexVal >= VectorWidth)
11569       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11570     
11571     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11572     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11573     // property.
11574     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11575       uint64_t UndefElts;
11576       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11577                                                 1 << IndexVal,
11578                                                 UndefElts)) {
11579         EI.setOperand(0, V);
11580         return &EI;
11581       }
11582     }
11583     
11584     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11585       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11586     
11587     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11588     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11589     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11590     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11591       if (const VectorType *VT = 
11592               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11593         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11594           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11595             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11596     }
11597   }
11598   
11599   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11600     if (I->hasOneUse()) {
11601       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11602       // profitable to do so
11603       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11604         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11605         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11606           ExtractElementInst *newEI0 = 
11607             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11608                                    EI.getName()+".lhs");
11609           ExtractElementInst *newEI1 =
11610             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11611                                    EI.getName()+".rhs");
11612           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11613           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11614           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11615         }
11616       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11617         unsigned AS = 
11618           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11619         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11620                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11621         GetElementPtrInst *GEP =
11622           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11623         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11624         return new LoadInst(GEP);
11625       }
11626     }
11627     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11628       // Extracting the inserted element?
11629       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11630         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11631       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11632       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11633       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11634           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11635         AddUsesToWorkList(EI);
11636         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11637         return &EI;
11638       }
11639     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11640       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11641       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11642       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11643         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11644         Value *Src;
11645         unsigned LHSWidth =
11646           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11647
11648         if (SrcIdx < LHSWidth)
11649           Src = SVI->getOperand(0);
11650         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11651           SrcIdx -= LHSWidth;
11652           Src = SVI->getOperand(1);
11653         } else {
11654           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11655         }
11656         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11657       }
11658     }
11659   }
11660   return 0;
11661 }
11662
11663 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11664 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11665 /// Otherwise, return false.
11666 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11667                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11668   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11669          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11670   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11671
11672   if (isa<UndefValue>(V)) {
11673     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11674     return true;
11675   } else if (V == LHS) {
11676     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11677       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11678     return true;
11679   } else if (V == RHS) {
11680     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11681       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11682     return true;
11683   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11684     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11685     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11686     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11687     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11688     
11689     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11690       return false;
11691     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11692     
11693     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11694       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11695       // transitively ok.
11696       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11697         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11698         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11699         return true;
11700       }      
11701     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11702       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11703           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11704         unsigned ExtractedIdx =
11705           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11706         
11707         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11708         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11709           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11710           // transitively ok.
11711           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11712             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11713             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11714               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11715                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11716             } else {
11717               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11718               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11719                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11720               
11721             }
11722             return true;
11723           }
11724         }
11725       }
11726     }
11727   }
11728   // TODO: Handle shufflevector here!
11729   
11730   return false;
11731 }
11732
11733 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11734 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11735 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11736 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11737                                      Value *&RHS) {
11738   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11739          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11740          "Invalid shuffle!");
11741   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11742
11743   if (isa<UndefValue>(V)) {
11744     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11745     return V;
11746   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11747     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11748     return V;
11749   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11750     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11751     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11752     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11753     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11754     
11755     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11756       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11757           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11758         unsigned ExtractedIdx =
11759           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11760         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11761         
11762         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11763         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11764         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11765           RHS = EI->getOperand(0);
11766           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11767           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11768             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11769           return V;
11770         }
11771         
11772         if (VecOp == RHS) {
11773           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11774           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11775           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11776             if (i != InsertedIdx)
11777               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11778           }
11779           return V;
11780         }
11781         
11782         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11783         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11784         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11785           return EI->getOperand(0);
11786         
11787       }
11788     }
11789   }
11790   // TODO: Handle shufflevector here!
11791   
11792   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11793   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11794     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11795   return V;
11796 }
11797
11798 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11799   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11800   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11801   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11802   
11803   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11804   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11805     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11806   
11807   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11808   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11809   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11810     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11811         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11812       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11813       unsigned ExtractedIdx =
11814         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11815       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11816       
11817       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11818         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11819       
11820       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11821         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11822       
11823       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11824       // back into the same place, just use the input vector.
11825       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11826         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11827       
11828       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11829       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11830       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11831       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11832       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11833         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11834         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11835         // Build a new shuffle mask.
11836         std::vector<Constant*> Mask;
11837         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11838           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11839         else {
11840           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11841           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11842                                                        NumVectorElts));
11843         } 
11844         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11845         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11846                                      ConstantVector::get(Mask));
11847       }
11848       
11849       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11850       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11851       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11852         std::vector<Constant*> Mask;
11853         Value *RHS = 0;
11854         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11855         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11856         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11857         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11858       }
11859     }
11860   }
11861
11862   return 0;
11863 }
11864
11865
11866 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11867   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11868   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11869   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11870
11871   bool MadeChange = false;
11872
11873   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11874   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11875     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11876
11877   uint64_t UndefElts;
11878   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11879
11880   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11881     return 0;
11882
11883   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11884   if (VWidth <= 64 &&
11885       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11886     LHS = SVI.getOperand(0);
11887     RHS = SVI.getOperand(1);
11888     MadeChange = true;
11889   }
11890   
11891   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11892   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11893   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11894     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11895       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11896       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11897     }
11898     
11899     // Remap any references to RHS to use LHS.
11900     std::vector<Constant*> Elts;
11901     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11902       if (Mask[i] >= 2*e)
11903         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11904       else {
11905         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11906             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11907           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11908           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11909         } else {
11910           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11911           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11912         }
11913       }
11914     }
11915     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11916     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11917     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11918     LHS = SVI.getOperand(0);
11919     RHS = SVI.getOperand(1);
11920     MadeChange = true;
11921   }
11922   
11923   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11924   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11925     
11926   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11927     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11928     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11929     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11930       
11931     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11932     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11933   }
11934
11935   // Eliminate identity shuffles.
11936   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11937   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11938   
11939   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11940   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11941   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11942   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11943   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11944   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11945   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11946   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11947   // (splat(splat)) -> splat.
11948   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11949     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11950       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11951
11952       std::vector<unsigned> NewMask;
11953       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11954         if (Mask[i] >= 2*e)
11955           NewMask.push_back(2*e);
11956         else
11957           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11958       
11959       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11960       // the replacement.
11961       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11962         std::vector<Constant*> Elts;
11963         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11964           if (NewMask[i] >= e*2) {
11965             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11966           } else {
11967             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11968           }
11969         }
11970         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11971                                      LHSSVI->getOperand(1),
11972                                      ConstantVector::get(Elts));
11973       }
11974     }
11975   }
11976
11977   return MadeChange ? &SVI : 0;
11978 }
11979
11980
11981
11982
11983 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11984 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11985 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11986 /// end of its block.
11987 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11988   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11989
11990   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11991   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11992     return false;
11993
11994   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11995   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11996         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11997     return false;
11998
11999   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12000   // the end of block that could change the value.
12001   if (I->mayReadFromMemory()) {
12002     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12003          Scan != E; ++Scan)
12004       if (Scan->mayWriteToMemory())
12005         return false;
12006   }
12007
12008   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12009
12010   I->moveBefore(InsertPos);
12011   ++NumSunkInst;
12012   return true;
12013 }
12014
12015
12016 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12017 /// all reachable code to the worklist.
12018 ///
12019 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12020 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12021 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12022 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12023 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12024 ///
12025 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12026                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12027                                        InstCombiner &IC,
12028                                        const TargetData *TD) {
12029   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12030   Worklist.push_back(BB);
12031
12032   while (!Worklist.empty()) {
12033     BB = Worklist.back();
12034     Worklist.pop_back();
12035     
12036     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12037     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12038
12039     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12040     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12041       Instruction *Inst = BBI++;
12042       
12043       // DCE instruction if trivially dead.
12044       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12045         ++NumDeadInst;
12046         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12047         Inst->eraseFromParent();
12048         continue;
12049       }
12050       
12051       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12052       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12053         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12054         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12055         ++NumConstProp;
12056         Inst->eraseFromParent();
12057         continue;
12058       }
12059      
12060       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12061       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12062       // two intrinsics. 
12063       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12064       if (DBI_Next) {
12065         if (DBI_Prev
12066             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12067             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12068           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12069           DBI_Prev->eraseFromParent();
12070         }
12071         DBI_Prev = DBI_Next;
12072       }
12073
12074       IC.AddToWorkList(Inst);
12075     }
12076
12077     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12078     // constant, only visit the reachable successor.
12079     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12080     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12081       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12082         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12083         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12084         Worklist.push_back(ReachableBB);
12085         continue;
12086       }
12087     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12088       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12089         // See if this is an explicit destination.
12090         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12091           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12092             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12093             Worklist.push_back(ReachableBB);
12094             continue;
12095           }
12096         
12097         // Otherwise it is the default destination.
12098         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12099         continue;
12100       }
12101     }
12102     
12103     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12104       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12105   }
12106 }
12107
12108 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12109   bool Changed = false;
12110   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12111   
12112   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12113              << F.getNameStr() << "\n");
12114
12115   {
12116     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12117     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12118     // track of which blocks we visit.
12119     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12120     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12121
12122     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12123     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12124     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12125     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12126       if (!Visited.count(BB)) {
12127         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12128         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12129           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12130
12131           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12132           ++NumDeadInst;
12133
12134           if (!I->use_empty())
12135             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12136           I->eraseFromParent();
12137         }
12138       }
12139   }
12140
12141   while (!Worklist.empty()) {
12142     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12143     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12144
12145     // Check to see if we can DCE the instruction.
12146     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12147       // Add operands to the worklist.
12148       if (I->getNumOperands() < 4)
12149         AddUsesToWorkList(*I);
12150       ++NumDeadInst;
12151
12152       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12153
12154       I->eraseFromParent();
12155       RemoveFromWorkList(I);
12156       continue;
12157     }
12158
12159     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12160     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12161       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12162
12163       // Add operands to the worklist.
12164       AddUsesToWorkList(*I);
12165       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12166
12167       ++NumConstProp;
12168       I->eraseFromParent();
12169       RemoveFromWorkList(I);
12170       continue;
12171     }
12172
12173     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12174       // See if we can constant fold its operands.
12175       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12176         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12177           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12178             i->set(NewC);
12179         }
12180       }
12181     }
12182
12183     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12184     if (I->hasOneUse()) {
12185       BasicBlock *BB = I->getParent();
12186       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12187       if (UserParent != BB) {
12188         bool UserIsSuccessor = false;
12189         // See if the user is one of our successors.
12190         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12191           if (*SI == UserParent) {
12192             UserIsSuccessor = true;
12193             break;
12194           }
12195
12196         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12197         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12198         // otherwise), we can keep going.
12199         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12200             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12201           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12202           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12203       }
12204     }
12205
12206     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12207 #ifndef NDEBUG
12208     std::string OrigI;
12209 #endif
12210     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12211     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12212       ++NumCombined;
12213       // Should we replace the old instruction with a new one?
12214       if (Result != I) {
12215         DOUT << "IC: Old = " << *I
12216              << "    New = " << *Result;
12217
12218         // Everything uses the new instruction now.
12219         I->replaceAllUsesWith(Result);
12220
12221         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12222         AddToWorkList(Result);
12223         AddUsersToWorkList(*Result);
12224
12225         // Move the name to the new instruction first.
12226         Result->takeName(I);
12227
12228         // Insert the new instruction into the basic block...
12229         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12230         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12231
12232         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12233           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12234             ++InsertPos;
12235
12236         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12237
12238         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12239         // use counts.
12240         AddUsesToWorkList(*I);
12241
12242         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12243         // we do not process an instruction that has been deleted.
12244         RemoveFromWorkList(I);
12245
12246         // Erase the old instruction.
12247         InstParent->getInstList().erase(I);
12248       } else {
12249 #ifndef NDEBUG
12250         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12251              << "    New = " << *I;
12252 #endif
12253
12254         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12255         // if so, remove it.
12256         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12257           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12258           // use counts.
12259           AddUsesToWorkList(*I);
12260
12261           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12262           // occurrences of this instruction.
12263           RemoveFromWorkList(I);
12264           I->eraseFromParent();
12265         } else {
12266           AddToWorkList(I);
12267           AddUsersToWorkList(*I);
12268         }
12269       }
12270       Changed = true;
12271     }
12272   }
12273
12274   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12275     
12276   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12277   WorklistMap.clear();
12278   return Changed;
12279 }
12280
12281
12282 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12283   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12284   
12285   bool EverMadeChange = false;
12286
12287   // Iterate while there is work to do.
12288   unsigned Iteration = 0;
12289   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12290     EverMadeChange = true;
12291   return EverMadeChange;
12292 }
12293
12294 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12295   return new InstCombiner();
12296 }
12297
12298