lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %X, 2
  19 //
  20 // This is a simple worklist driven algorithm.
  21 //
  22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
  23 // the program:
  24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
  26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
  27 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... etc.
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  39 #include "llvm/Pass.h"
  40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 #include <iostream>
  56 using namespace llvm;
  57 using namespace llvm::PatternMatch;
  58
  59 namespace {
  60   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  61   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  62   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  63   Statistic<> NumDeadStore("instcombine", "Number of dead stores eliminated");
  64   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  65
  66   class InstCombiner : public FunctionPass,
  67                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  68     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  69     std::vector<Instruction*> WorkList;
  70     TargetData *TD;
  71
  72     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  73     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  74     /// now.
  75     ///
  76     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
  77       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  78            UI != UE; ++UI)
  79         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  80     }
  81
  82     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  83     /// the work lists because they might get more simplified now.
  84     ///
  85     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  86       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  87         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  88           WorkList.push_back(Op);
  89     }
  90
  91     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  92     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  93   public:
  94     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  95
  96     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  97       AU.addRequired<TargetData>();
  98       AU.setPreservesCFG();
  99     }
 100
 101     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 102
 103     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 104     // instruction types.  The semantics are as follows:
 105     // Return Value:
 106     //    null        - No change was made
 107     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 108     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 109     //
 110     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 117     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 118     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 119     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 120
 121     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 122                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 123     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 124     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
 125                                      ShiftInst &I);
 126     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 127     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 128                                 Instruction *FI);
 129     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 130     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 131     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 132     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 133     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 134     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 135     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 136     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 137     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 138     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 139     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 140     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
 141
 142     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 143     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 144
 145   private:
 146     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 147     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 148
 149   public:
 150     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 151     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 152     //
 153     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 154       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 155              "New instruction already inserted into a basic block!");
 156       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 157       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 158       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 159       return New;
 160     }
 161
 162     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 163     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 164     /// cast.
 165     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 166       if (V->getType() == Ty) return V;
 167
 168       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 169       WorkList.push_back(C);
 170       return C;
 171     }
 172
 173     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 174     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 175     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 176     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 177     // modified.
 178     //
 179     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 180       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 181       if (&I != V) {
 182         I.replaceAllUsesWith(V);
 183         return &I;
 184       } else {
 185         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 186         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 187         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 188         return &I;
 189       }
 190     }
 191
 192     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
 193     // found to be replacable with another preexisting expression or was
 194     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
 195     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
 196     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
 197     //
 198     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
 199       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
 200       if (Old != New)
 201         Old->replaceAllUsesWith(New);
 202       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
 203         WorkList.push_back(I);
 204       return true;
 205     }
 206
 207     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 208     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 209     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 210     // this function.
 211     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 212       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 213       AddUsesToWorkList(I);
 214       removeFromWorkList(&I);
 215       I.eraseFromParent();
 216       return 0;  // Don't do anything with FI
 217     }
 218
 219   private:
 220     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 221     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 222     /// casts that are known to not do anything...
 223     ///
 224     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 225                                    Instruction *InsertBefore);
 226
 227     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 228     // operators.
 229     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 230
 231     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0);
 232
 233     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 234     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 235     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 236     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 237
 238     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 239     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 240     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 241     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 242
 243     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 244                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 245
 246     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
 247                               bool isSub, Instruction &I);
 248     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 249                                  bool Inside, Instruction &IB);
 250     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
 251   };
 252
 253   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 254 }
 255
 256 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 257 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 258 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 259   if (isa<Instruction>(V)) {
 260     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 261       return 3;
 262     return 4;
 263   }
 264   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 265   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 266 }
 267
 268 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 269 // it.
 270 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 271   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 272 }
 273
 274 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 275 // though a va_arg area...
 276 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 277   switch (Ty->getTypeID()) {
 278   case Type::SByteTyID:
 279   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 280   case Type::UByteTyID:
 281   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 282   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 283   default:               return Ty;
 284   }
 285 }
 286
 287 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 288 /// return the operand value, otherwise return null.
 289 static Value *isCast(Value *V) {
 290   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 291     return I->getOperand(0);
 292   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 293     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 294       return CE->getOperand(0);
 295   return 0;
 296 }
 297
 298 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 299 // operators:
 300 //
 301 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 302 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 303 //     binary operators.
 304 //
 305 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 306 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 307 //
 308 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 309   bool Changed = false;
 310   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 311     Changed = !I.swapOperands();
 312
 313   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 314   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 315   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 316     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 317       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 318         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 319                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 320                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 321         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 322         I.setOperand(1, Folded);
 323         return true;
 324       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 325         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 326             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 327           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 328           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 329
 330           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 331           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 332           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 333                                                     Op1->getOperand(0),
 334                                                     Op1->getName(), &I);
 335           WorkList.push_back(New);
 336           I.setOperand(0, New);
 337           I.setOperand(1, Folded);
 338           return true;
 339         }
 340     }
 341   return Changed;
 342 }
 343
 344 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 345 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 346 //
 347 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 348   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 349     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 350
 351   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 352   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 353     return ConstantExpr::getNeg(C);
 354   return 0;
 355 }
 356
 357 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 358   if (BinaryOperator::isNot(V))
 359     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 360
 361   // Constants can be considered to be not'ed values...
 362   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 363     return ConstantExpr::getNot(C);
 364   return 0;
 365 }
 366
 367 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 368 // other computations (because it has a constant operand), return the
 369 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 370 // Otherwise, return null.
 371 //
 372 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 373   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 374     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 375       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 376         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 377           return I->getOperand(0);
 378       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 379         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 380           // The multiplier is really 1 << CST.
 381           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 382           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 383           return I->getOperand(0);
 384         }
 385     }
 386   return 0;
 387 }
 388
 389 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 390 /// expression, return it.
 391 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 392   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 393   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 394     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 395       return cast<User>(V);
 396   return false;
 397 }
 398
 399 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 400 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 401   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 402                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 403 }
 404 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 405   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 406                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 407 }
 408
 409 /// ComputeMaskedNonZeroBits - Determine which of the bits specified in Mask are
 410 /// not known to be zero and return them as a bitmask.  The bits that we can
 411 /// guarantee to be zero are returned as zero  bits in the result.
 412 static uint64_t ComputeMaskedNonZeroBits(Value *V, uint64_t Mask,
 413                                          unsigned Depth = 0) {
 414   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
 415   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
 416   // it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
 417   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
 418   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
 419   // this won't lose us code quality.
 420   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 421     return CI->getRawValue() & Mask;
 422   if (Depth == 6 || Mask == 0)
 423     return Mask;  // Limit search depth.
 424
 425   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 426     switch (I->getOpcode()) {
 427     case Instruction::And:
 428       // (X & C1) & C2 == 0   iff   C1 & C2 == 0.
 429       if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(I->getOperand(1)))
 430         return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0),
 431                                         CI->getRawValue() & Mask, Depth+1);
 432       // If either the LHS or the RHS are MaskedValueIsZero, the result is zero.
 433       Mask = ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 434       Mask = ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 435       return Mask;
 436     case Instruction::Or:
 437     case Instruction::Xor:
 438       // Any non-zero bits in the LHS or RHS are potentially non-zero in the
 439       // result.
 440       return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1) |
 441              ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 442     case Instruction::Select:
 443       // Any non-zero bits in the T or F values are potentially non-zero in the
 444       // result.
 445       return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(2), Mask, Depth+1) |
 446              ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 447     case Instruction::Cast: {
 448       const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 449       if (SrcTy == Type::BoolTy)
 450         return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0), Mask & 1, Depth+1);
 451       if (!SrcTy->isInteger()) return Mask;
 452
 453       // (cast <ty> X to int) & C2 == 0  iff <ty> could not have contained C2.
 454       if (SrcTy->isUnsigned() ||           // Only handle zero ext/trunc/noop
 455           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
 456               I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 457         Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 458         return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 459       }
 460
 461       // FIXME: handle sext casts.
 462       break;
 463     }
 464     case Instruction::Shl:
 465       // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
 466       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
 467         return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0),Mask >> SA->getValue(),
 468                                         Depth+1) << SA->getValue();
 469       break;
 470     case Instruction::Shr:
 471       // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
 472       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
 473         if (I->getType()->isUnsigned()) {
 474           Mask <<= SA->getValue();
 475           Mask &= I->getType()->getIntegralTypeMask();
 476           return ComputeMaskedNonZeroBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1)
 477                       >> SA->getValue();
 478         }
 479       break;
 480     }
 481   }
 482
 483   return Mask;
 484 }
 485
 486 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
 487 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
 488 /// for bits that V cannot have.
 489 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0) {
 490   return ComputeMaskedNonZeroBits(V, Mask, Depth) == 0;
 491 }
 492
 493 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the Mask
 494 /// bits of the result of V are ever used downstream.  If we can use this
 495 /// information to simplify V, return V and set NewVal to the new value we
 496 /// should use in V's place.
 497 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask,
 498                                         unsigned Depth) {
 499   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
 500     if (Depth != 0)         // Not at the root.
 501       return false;
 502     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 503     // just set the Mask to all bits.
 504     Mask = V->getType()->getIntegralTypeMask();
 505   } else if (Mask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 506     if (V != UndefValue::get(V->getType()))
 507       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(V->getType()));
 508     return false;
 509   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
 510     return false;
 511   }
 512
 513   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 514   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
 515
 516   switch (I->getOpcode()) {
 517   default: break;
 518   case Instruction::And:
 519     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 520       // Only demanding an intersection of the bits.
 521       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), RHS->getRawValue() & Mask,
 522                                Depth+1))
 523         return true;
 524       if (~Mask & RHS->getZExtValue()) {
 525         // If this is producing any bits that are not needed, simplify the RHS.
 526         uint64_t Val = Mask & RHS->getZExtValue();
 527         Constant *RHS =
 528           ConstantUInt::get(I->getType()->getUnsignedVersion(), Val);
 529         if (I->getType()->isSigned())
 530           RHS = ConstantExpr::getCast(RHS, I->getType());
 531         I->setOperand(1, RHS);
 532         return UpdateValueUsesWith(I, I);
 533       }
 534     }
 535     // Walk the LHS and the RHS.
 536     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1) ||
 537            SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 538   case Instruction::Or:
 539   case Instruction::Xor:
 540     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 541       // If none of the [x]or'd in bits are demanded, don't both with the [x]or.
 542       if ((Mask & RHS->getRawValue()) == 0)
 543         return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 544
 545       // Otherwise, for an OR, we only demand those bits not set by the OR.
 546       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
 547         Mask &= ~RHS->getRawValue();
 548       return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 549     }
 550     // Walk the LHS and the RHS.
 551     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1) ||
 552            SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 553   case Instruction::Cast: {
 554     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 555     if (SrcTy == Type::BoolTy)
 556       return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask&1, Depth+1);
 557
 558     if (!SrcTy->isInteger()) return false;
 559
 560     unsigned SrcBits = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
 561     // If this is a sign-extend, treat specially.
 562     if (SrcTy->isSigned() &&
 563         SrcBits < I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 564       // If none of the top bits are demanded, convert this into an unsigned
 565       // extend instead of a sign extend.
 566       if ((Mask & ((1ULL << SrcBits)-1)) == 0) {
 567         // Convert to unsigned first.
 568         Instruction *NewVal;
 569         NewVal = new CastInst(I->getOperand(0), SrcTy->getUnsignedVersion(),
 570                               I->getOperand(0)->getName());
 571         InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 572         NewVal = new CastInst(NewVal, I->getType(), I->getName());
 573         InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 574         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
 575       }
 576
 577       // Otherwise, the high-bits *are* demanded.  This means that the code
 578       // implicitly demands computation of the sign bit of the input, make sure
 579       // we explicitly include it in Mask.
 580       Mask |= 1ULL << (SrcBits-1);
 581     }
 582
 583     // If this is an extension, the top bits are ignored.
 584     Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 585     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 586   }
 587   case Instruction::Select:
 588     // Simplify the T and F values if they are not demanded.
 589     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), Mask, Depth+1) ||
 590            SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 591   case Instruction::Shl:
 592     // We only demand the low bits of the input.
 593     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
 594       return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask >> SA->getValue(),
 595                                   Depth+1);
 596     break;
 597   case Instruction::Shr:
 598     // We only demand the high bits of the input.
 599     if (I->getType()->isUnsigned())
 600       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 601         Mask <<= SA->getValue();
 602         Mask &= I->getType()->getIntegralTypeMask();
 603         return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 604       }
 605     // FIXME: handle signed shr, demanding the appropriate bits.  If the top
 606     // bits aren't demanded, strength reduce to a logical SHR instead.
 607     break;
 608   }
 609   return false;
 610 }
 611
 612 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 613 // true when both operands are equal...
 614 //
 615 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 616   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 617          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 618          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 619 }
 620
 621 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 622 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 623 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 624 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 625 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 626 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 627 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 628 ///
 629 template<typename Functor>
 630 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 631   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 632   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 633
 634   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 635   if (F.shouldApply(LHS))
 636     return F.apply(Root);
 637
 638   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 639   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 640   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 641     // Should we apply this transform to the RHS?
 642     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 643
 644     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 645     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 646       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 647       ShouldApply = true;
 648     }
 649
 650     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 651     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 652     if (ShouldApply) {
 653       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 654
 655       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 656       // and perform the reassociation.
 657       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 658
 659       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 660       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 661
 662       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 663       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 664       if (&Root == TmpLHSI) {
 665         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 666         return 0;
 667       }
 668       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 669       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 670       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 671       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 672       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 673       ARI = Root;
 674
 675       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 676       // get to LHSI.
 677       while (TmpLHSI != LHSI) {
 678         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 679         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 680         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 681         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 682         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 683         ARI = NextLHSI;
 684
 685         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 686         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 687         TmpLHSI = NextLHSI;
 688         ExtraOperand = NextOp;
 689       }
 690
 691       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 692       // the transformation...
 693       return F.apply(Root);
 694     }
 695
 696     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 697   }
 698   return 0;
 699 }
 700
 701
 702 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 703 struct AddRHS {
 704   Value *RHS;
 705   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 706   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 707   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 708     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 709                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 710   }
 711 };
 712
 713 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 714 //                 iff C1&C2 == 0
 715 struct AddMaskingAnd {
 716   Constant *C2;
 717   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 718   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 719     ConstantInt *C1;
 720     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 721            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 722   }
 723   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 724     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 725   }
 726 };
 727
 728 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 729                                              InstCombiner *IC) {
 730   if (isa<CastInst>(I)) {
 731     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
 732       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
 733
 734     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
 735                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
 736   }
 737
 738   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 739   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 740   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 741
 742   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 743     if (ConstIsRHS)
 744       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 745     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 746   }
 747
 748   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 749   if (!ConstIsRHS)
 750     std::swap(Op0, Op1);
 751   Instruction *New;
 752   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 753     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
 754   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
 755     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
 756   else {
 757     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 758     abort();
 759   }
 760   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
 761 }
 762
 763 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 764 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 765 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 766 // not have a second operand.
 767 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 768                                      InstCombiner *IC) {
 769   // Don't modify shared select instructions
 770   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 771   Value *TV = SI->getOperand(1);
 772   Value *FV = SI->getOperand(2);
 773
 774   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 775     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 776     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
 777
 778     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 779     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 780
 781     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 782                           SelectFalseVal);
 783   }
 784   return 0;
 785 }
 786
 787
 788 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 789 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 790 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 791 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 792   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 793   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 794   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
 795       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
 796
 797   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 798   // cannot do the transformation.
 799   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
 800     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 801       return 0;
 802
 803   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 804   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 805   I.setName("");
 806   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 807   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 808
 809   // Next, add all of the operands to the PHI.
 810   if (I.getNumOperands() == 2) {
 811     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 812     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 813       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 814       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 815                          PN->getIncomingBlock(i));
 816     }
 817   } else {
 818     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 819     const Type *RetTy = I.getType();
 820     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 821       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 822       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 823                          PN->getIncomingBlock(i));
 824     }
 825   }
 826   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 827 }
 828
 829 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 830   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 831   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 832
 833   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 834     // X + undef -> undef
 835     if (isa<UndefValue>(RHS))
 836       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 837
 838     // X + 0 --> X
 839     if (!I.getType()->isFloatingPoint()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
 840       if (RHSC->isNullValue())
 841         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 842     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
 843       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
 844         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 845     }
 846
 847     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 848     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 849       uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 850       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
 851         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 852     }
 853
 854     if (isa<PHINode>(LHS))
 855       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 856         return NV;
 857
 858     ConstantInt *XorRHS = 0;
 859     Value *XorLHS = 0;
 860     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
 861       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 862       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
 863       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
 864
 865       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
 866       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
 867       unsigned Size = 32;
 868       do {
 869         if (TySizeBits > Size) {
 870           bool Found = false;
 871           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
 872           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
 873           if (RHSSExt == CFF80Val) {
 874             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
 875               Found = true;
 876           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
 877             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
 878               Found = true;
 879           }
 880           if (Found) {
 881             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
 882             uint64_t Mask = XorLHS->getType()->getIntegralTypeMask();
 883             Mask <<= 64-(TySizeBits-Size);
 884             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
 885               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
 886             goto FoundSExt;
 887           }
 888         }
 889         Size >>= 1;
 890         C0080Val >>= Size;
 891         CFF80Val >>= Size;
 892       } while (Size >= 8);
 893
 894 FoundSExt:
 895       const Type *MiddleType = 0;
 896       switch (Size) {
 897       default: break;
 898       case 32: MiddleType = Type::IntTy; break;
 899       case 16: MiddleType = Type::ShortTy; break;
 900       case 8:  MiddleType = Type::SByteTy; break;
 901       }
 902       if (MiddleType) {
 903         Instruction *NewTrunc = new CastInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
 904         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
 905         return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
 906       }
 907     }
 908   }
 909
 910   // X + X --> X << 1
 911   if (I.getType()->isInteger()) {
 912     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 913
 914     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
 915       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 916         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
 917           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
 918     }
 919     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
 920       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 921         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
 922           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
 923     }
 924   }
 925
 926   // -A + B  -->  B - A
 927   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 928     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 929
 930   // A + -B  -->  A - B
 931   if (!isa<Constant>(RHS))
 932     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 933       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 934
 935
 936   ConstantInt *C2;
 937   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 938     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 939       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
 940
 941     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 942     ConstantInt *C1;
 943     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 944       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 945   }
 946
 947   // X + X*C --> X * (C+1)
 948   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 949     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
 950
 951
 952   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 953   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 954     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 955
 956   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 957     Value *X = 0;
 958     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 959       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 960       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 961     }
 962
 963     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 964     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 965       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 966       if (Anded == CRHS) {
 967         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 968         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 969         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
 970
 971         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 972         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
 973         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getIntegralTypeMask();
 974
 975         // See if the and mask includes all of these bits.
 976         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
 977
 978         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 979           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 980           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
 981                                                             LHS->getName()), I);
 982           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
 983         }
 984       }
 985     }
 986
 987     // Try to fold constant add into select arguments.
 988     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 989       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 990         return R;
 991   }
 992
 993   return Changed ? &I : 0;
 994 }
 995
 996 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 997 // highest order bit set.
 998 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 999   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1000   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
1001 }
1002
1003 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
1004 ///
1005 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
1006   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
1007     const Type *CTy = CI->getType();
1008     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
1009     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
1010       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
1011         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1012     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
1013       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1014   }
1015   return V;
1016 }
1017
1018 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1019   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1020
1021   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
1022     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1023
1024   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1025   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
1026     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
1027
1028   if (isa<UndefValue>(Op0))
1029     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1030   if (isa<UndefValue>(Op1))
1031     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1032
1033   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1034     // Replace (-1 - A) with (~A)...
1035     if (C->isAllOnesValue())
1036       return BinaryOperator::createNot(Op1);
1037
1038     // C - ~X == X + (1+C)
1039     Value *X = 0;
1040     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1041       return BinaryOperator::createAdd(X,
1042                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
1043     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
1044     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
1045     if (C->isNullValue()) {
1046       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
1047       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
1048         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
1049           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
1050             const Type *NewTy;
1051             if (SI->getType()->isSigned())
1052               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
1053             else
1054               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
1055             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1056             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1057               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
1058               // value, then the new shift, then the new cast.
1059               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
1060                                                  SI->getOperand(0)->getName());
1061               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
1062               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
1063                                                     CU, SI->getName());
1064               if (NewShift->getType() == I.getType())
1065                 return NewShift;
1066               else {
1067                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1068                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
1069               }
1070             }
1071           }
1072     }
1073
1074     // Try to fold constant sub into select arguments.
1075     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1076       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1077         return R;
1078
1079     if (isa<PHINode>(Op0))
1080       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1081         return NV;
1082   }
1083
1084   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1085     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1086         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
1087       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1088         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
1089       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1090         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
1091       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
1092         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
1093           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
1094           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
1095                                            Op1I->getOperand(0));
1096       }
1097     }
1098
1099     if (Op1I->hasOneUse()) {
1100       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
1101       // is not used by anyone else...
1102       //
1103       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1104           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
1105         // Swap the two operands of the subexpr...
1106         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
1107         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
1108         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
1109
1110         // Create the new top level add instruction...
1111         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
1112       }
1113
1114       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
1115       //
1116       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
1117           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
1118         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
1119
1120         Value *NewNot =
1121           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
1122         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
1123       }
1124
1125       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
1126       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
1127         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1128           if (CSI->isNullValue())
1129             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
1130               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
1131                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
1132
1133       // X - X*C --> X * (1-C)
1134       ConstantInt *C2 = 0;
1135       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
1136         Constant *CP1 =
1137           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
1138         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
1139       }
1140     }
1141   }
1142
1143   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
1144     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1145       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1146         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
1147           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1148         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
1149           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1150       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1151         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
1152           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
1153       }
1154
1155   ConstantInt *C1;
1156   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
1157     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
1158       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
1159       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
1160     }
1161
1162     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
1163     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
1164       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
1165   }
1166   return 0;
1167 }
1168
1169 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
1170 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
1171 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
1172   if (RHS->getType()->isSigned()) {
1173     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
1174     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
1175            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
1176   } else {
1177     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
1178     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
1179     // the size of the integer type.
1180     if (Opcode == Instruction::SetGE)
1181       return RHSC->getValue() ==
1182         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1183     if (Opcode == Instruction::SetGT)
1184       return RHSC->getValue() ==
1185         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
1186   }
1187   return false;
1188 }
1189
1190 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
1191   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1192   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1193
1194   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
1195     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1196
1197   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
1198   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
1199     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1200
1201       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
1202       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1203         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
1204           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1205             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
1206                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
1207
1208       if (CI->isNullValue())
1209         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
1210       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
1211         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1212       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1213         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
1214
1215       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
1216       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
1217         uint64_t C = Log2_64(Val);
1218         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
1219                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1220       }
1221     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1222       if (Op1F->isNullValue())
1223         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1224
1225       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
1226       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
1227       if (Op1F->getValue() == 1.0)
1228         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
1229     }
1230
1231     // Try to fold constant mul into select arguments.
1232     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1233       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1234         return R;
1235
1236     if (isa<PHINode>(Op0))
1237       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1238         return NV;
1239   }
1240
1241   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1242     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
1243       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
1244
1245   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
1246   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
1247   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
1248   // formed.
1249   CastInst *BoolCast = 0;
1250   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
1251     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1252       BoolCast = CI;
1253   if (!BoolCast)
1254     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
1255       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1256         BoolCast = CI;
1257   if (BoolCast) {
1258     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
1259       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
1260       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
1261
1262       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
1263       // multiply into a shift/and combination.
1264       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
1265           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
1266         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
1267         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
1268                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1269         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
1270           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
1271           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
1272                                                     SCIOp0->getName()), I);
1273         }
1274
1275         Value *V =
1276           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
1277                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
1278                                             ".mask"), I);
1279
1280         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1281         // or truncate to the multiply type.
1282         if (I.getType() != V->getType())
1283           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1284
1285         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1286         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1287       }
1288     }
1289   }
1290
1291   return Changed ? &I : 0;
1292 }
1293
1294 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1295   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1296
1297   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1298     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1299   if (isa<UndefValue>(Op1))
1300     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1301
1302   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1303     // div X, 1 == X
1304     if (RHS->equalsInt(1))
1305       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1306
1307     // div X, -1 == -X
1308     if (RHS->isAllOnesValue())
1309       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1310
1311     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1312       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1313         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1314           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1315           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1316                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1317         }
1318
1319     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1320     // if so, convert to a right shift.
1321     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1322       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1323         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1324           uint64_t C = Log2_64(Val);
1325           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1326                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1327         }
1328
1329     // -X/C -> X/-C
1330     if (RHS->getType()->isSigned())
1331       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1332         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1333
1334     if (!RHS->isNullValue()) {
1335       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1336         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1337           return R;
1338       if (isa<PHINode>(Op0))
1339         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1340           return NV;
1341     }
1342   }
1343
1344   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1345   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1346   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1347     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1348       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1349         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1350           I.setOperand(1, SFO);
1351           return &I;
1352         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1353           I.setOperand(1, STO);
1354           return &I;
1355         }
1356
1357         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1358         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1359           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1360           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1361           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1362                                            TC, SI->getName()+".t");
1363           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1364
1365           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1366           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1367                                            FC, SI->getName()+".f");
1368           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1369           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1370         }
1371       }
1372
1373   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1374   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1375     if (LHS->equalsInt(0))
1376       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1377
1378   if (I.getType()->isSigned()) {
1379     // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1380     // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1381     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1382     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1383       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1384       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1385       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1386       Value *RHS;
1387       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1388         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1389       else
1390         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1391       Instruction *Div = BinaryOperator::createDiv(LHS, RHS, I.getName());
1392       InsertNewInstBefore(Div, I);
1393       return new CastInst(Div, I.getType());
1394     }
1395   } else {
1396     // Known to be an unsigned division.
1397     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1398       // Turn A / (C1 << N), where C1 is "1<<C2" into A >> (N+C2) [udiv only].
1399       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1400           isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1401         unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1402         if (isPowerOf2_64(C1)) {
1403           unsigned C2 = Log2_64(C1);
1404           Value *Add = RHSI->getOperand(1);
1405           if (C2) {
1406             Constant *C2V = ConstantUInt::get(Add->getType(), C2);
1407             Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Add, C2V,
1408                                                                 "tmp"), I);
1409           }
1410           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0, Add);
1411         }
1412       }
1413     }
1414   }
1415
1416   return 0;
1417 }
1418
1419
1420 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1421   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1422   if (I.getType()->isSigned()) {
1423     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1424       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1425           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1426         // X % -Y -> X % Y
1427         AddUsesToWorkList(I);
1428         I.setOperand(1, RHSNeg);
1429         return &I;
1430       }
1431
1432     // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1433     // unsigned inputs), turn this into a urem.
1434     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1435     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1436       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1437       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1438       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1439       Value *RHS;
1440       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1441         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1442       else
1443         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1444       Instruction *Rem = BinaryOperator::createRem(LHS, RHS, I.getName());
1445       InsertNewInstBefore(Rem, I);
1446       return new CastInst(Rem, I.getType());
1447     }
1448   }
1449
1450   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1451     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1452   if (isa<UndefValue>(Op1))
1453     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1454
1455   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1456     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1457       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1458
1459     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1460     // if so, convert to a bitwise and.
1461     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1462       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1463         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1464           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1465                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1466
1467     if (!RHS->isNullValue()) {
1468       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1469         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1470           return R;
1471       if (isa<PHINode>(Op0))
1472         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1473           return NV;
1474     }
1475   }
1476
1477   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1478   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1479   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1480     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1481       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1482         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1483           I.setOperand(1, SFO);
1484           return &I;
1485         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1486           I.setOperand(1, STO);
1487           return &I;
1488         }
1489
1490         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1491             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1492           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1493                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1494           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1495                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1496           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1497         }
1498       }
1499
1500   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1501   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1502     if (LHS->equalsInt(0))
1503       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1504
1505
1506   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1507     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1) [urem only].
1508     if (I.getType()->isUnsigned() &&
1509         RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1510         isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1511       unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1512       if (isPowerOf2_64(C1)) {
1513         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
1514         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
1515                                                                    "tmp"), I);
1516         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
1517       }
1518     }
1519   }
1520
1521   return 0;
1522 }
1523
1524 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1525 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1526   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1527     return CU->getValue() == C->getType()->getIntegralTypeMask()-1;
1528
1529   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1530
1531   // Calculate 0111111111..11111
1532   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1533   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1534   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1535   return CS->getValue() == Val-1;
1536 }
1537
1538 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1539 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1540   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1541     return CU->getValue() == 1;
1542
1543   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1544
1545   // Calculate 1111111111000000000000
1546   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1547   int64_t Val = -1;                    // All ones
1548   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1549   return CS->getValue() == Val+1;
1550 }
1551
1552 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1553 // constant.
1554 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1555   uint64_t V = CI->getRawValue();
1556   return V && (V & (V-1)) == 0;
1557 }
1558
1559 #if 0   // Currently unused
1560 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1561 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1562   uint64_t V = CI->getRawValue();
1563
1564   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1565   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1566
1567   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1568   return U && V && (U & V) == 0;
1569 }
1570 #endif
1571
1572 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1573 // This is the same as lowones(~X).
1574 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1575   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1576   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
1577
1578   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1579   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1580
1581   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1582   return U && V && (U & V) == 0;
1583 }
1584
1585
1586 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1587 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1588 ///
1589 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1590 ///
1591 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1592 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1593 /// if A < B.
1594 ///
1595 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1596   switch (SCI->getOpcode()) {
1597     // False -> 0
1598   case Instruction::SetGT: return 1;
1599   case Instruction::SetEQ: return 2;
1600   case Instruction::SetGE: return 3;
1601   case Instruction::SetLT: return 4;
1602   case Instruction::SetNE: return 5;
1603   case Instruction::SetLE: return 6;
1604     // True -> 7
1605   default:
1606     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1607     return 0;
1608   }
1609 }
1610
1611 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1612 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1613 /// SetCC instruction.
1614 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1615   switch (Opcode) {
1616   case 0: return ConstantBool::False;
1617   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1618   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1619   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1620   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1621   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1622   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1623   case 7: return ConstantBool::True;
1624   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1625   }
1626 }
1627
1628 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1629 struct FoldSetCCLogical {
1630   InstCombiner &IC;
1631   Value *LHS, *RHS;
1632   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1633     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1634   bool shouldApply(Value *V) const {
1635     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1636       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1637               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1638     return false;
1639   }
1640   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1641     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1642     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1643       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1644       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1645     }
1646
1647     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1648     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1649     unsigned Code;
1650     switch (Log.getOpcode()) {
1651     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1652     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1653     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1654     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1655     }
1656
1657     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1658     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1659       return I;
1660     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1661     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1662   }
1663 };
1664
1665 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1666 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1667 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1668 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1669                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1670                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1671                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1672   Value *X = Op->getOperand(0);
1673   Constant *Together = 0;
1674   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1675     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1676
1677   switch (Op->getOpcode()) {
1678   case Instruction::Xor:
1679     if (Op->hasOneUse()) {
1680       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1681       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1682       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1683       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1684       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1685     }
1686     break;
1687   case Instruction::Or:
1688     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1689       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1690
1691     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1692       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1693       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1694       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1695       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1696       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1697     }
1698     break;
1699   case Instruction::Add:
1700     if (Op->hasOneUse()) {
1701       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1702       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1703       // single bit constant.
1704       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1705
1706       // Clear bits that are not part of the constant.
1707       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getIntegralTypeMask();
1708
1709       // If there is only one bit set...
1710       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1711         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1712         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1713         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1714         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1715
1716         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1717         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1718           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1719           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1720           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1721           // no effect.
1722           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1723             TheAnd.setOperand(0, X);
1724             return &TheAnd;
1725           } else {
1726             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1727             // Pull the XOR out of the AND.
1728             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1729             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1730             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1731           }
1732         }
1733       }
1734     }
1735     break;
1736
1737   case Instruction::Shl: {
1738     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1739     // the anded constant includes them, clear them now!
1740     //
1741     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1742     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1743     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1744
1745     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1746       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1747     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1748       TheAnd.setOperand(1, CI);
1749       return &TheAnd;
1750     }
1751     break;
1752   }
1753   case Instruction::Shr:
1754     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1755     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1756     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1757     //
1758     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1759       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1760       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1761       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1762
1763       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1764         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1765       } else if (CI != AndRHS) {
1766         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1767         return &TheAnd;
1768       }
1769     } else {   // Signed shr.
1770       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1771       // with an and.
1772       if (Op->hasOneUse()) {
1773         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1774         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1775         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1776         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
1777           // Make the argument unsigned.
1778           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1779           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1780                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1781                                    TheAnd);
1782           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1783                                                     OpRHS, Op->getName()),
1784                                       TheAnd);
1785           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
1786           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
1787                                                              TheAnd.getName()),
1788                                       TheAnd);
1789           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1790         }
1791       }
1792     }
1793     break;
1794   }
1795   return 0;
1796 }
1797
1798
1799 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1800 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1801 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1802 /// insert new instructions.
1803 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1804                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1805   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1806          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1807   if (Inside) {
1808     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1809       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1810     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1811       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1812
1813     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1814     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1815     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1816     // Convert to unsigned for the comparison.
1817     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1818     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1819     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1820     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1821     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1822   }
1823
1824   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1825     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1826
1827   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1828   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1829     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1830
1831   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1832   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1833   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1834   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1835   // Convert to unsigned for the comparison.
1836   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1837   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1838   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1839   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1840   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1841 }
1842
1843 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
1844 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
1845 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
1846 // not, since all 1s are not contiguous.
1847 static bool isRunOfOnes(ConstantIntegral *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
1848   uint64_t V = Val->getRawValue();
1849   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
1850
1851   // look for the first zero bit after the run of ones
1852   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
1853   // look for the first non-zero bit
1854   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
1855   return true;
1856 }
1857
1858
1859
1860 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
1861 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
1862 /// the following xforms:
1863 ///
1864 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
1865 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1866 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1867 ///
1868 /// return (A +/- B).
1869 ///
1870 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
1871                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
1872                                         Instruction &I) {
1873   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1874   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
1875       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
1876
1877   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1878
1879   switch (LHSI->getOpcode()) {
1880   default: return 0;
1881   case Instruction::And:
1882     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
1883       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
1884       if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0)
1885         break;
1886
1887       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
1888       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
1889       // is all N is, ignore it.
1890       unsigned MB, ME;
1891       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
1892         uint64_t Mask = RHS->getType()->getIntegralTypeMask();
1893         Mask >>= 64-MB+1;
1894         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
1895           break;
1896       }
1897     }
1898     return 0;
1899   case Instruction::Or:
1900   case Instruction::Xor:
1901     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
1902     if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0 &&
1903         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
1904       break;
1905     return 0;
1906   }
1907
1908   Instruction *New;
1909   if (isSub)
1910     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1911   else
1912     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1913   return InsertNewInstBefore(New, I);
1914 }
1915
1916 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1917   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1918   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1919
1920   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
1921     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1922
1923   // and X, X = X
1924   if (Op0 == Op1)
1925     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1926
1927   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
1928   // purpose is to compute bits we don't care about.
1929   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask()))
1930     return &I;
1931
1932   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1933     // and X, -1 == X
1934     if (AndRHS->isAllOnesValue())
1935       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1936
1937     // and (and X, c1), c2 -> and (x, c1&c2).  Handle this case here, before
1938     // calling MaskedValueIsZero, to avoid inefficient cases where we traipse
1939     // through many levels of ands.
1940     {
1941       Value *X = 0; ConstantInt *C1 = 0;
1942       if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))))
1943         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantExpr::getAnd(C1, AndRHS));
1944     }
1945
1946     if (MaskedValueIsZero(Op0, AndRHS->getZExtValue()))      // LHS & RHS == 0
1947       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1948
1949     // If the mask is not masking out any bits, there is no reason to do the
1950     // and in the first place.
1951     uint64_t NotAndRHS =   // ~ANDRHS
1952       AndRHS->getZExtValue()^Op0->getType()->getIntegralTypeMask();
1953     if (MaskedValueIsZero(Op0, NotAndRHS))
1954       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1955
1956     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1957     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1958       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1959       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1960       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1961       switch (Op0I->getOpcode()) {
1962       case Instruction::Xor:
1963       case Instruction::Or:
1964         // (X ^ V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1965         // (X | V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1966         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS->getZExtValue()))
1967           return BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS);
1968         if (MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS->getZExtValue()))
1969           return BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS);
1970
1971         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1972         if (Op0I->hasOneUse()) {
1973           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1974             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1975             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
1976                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
1977             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
1978             return BinaryOperator::create(
1979                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1980           }
1981           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1982               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1983             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1984             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
1985                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
1986             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
1987             return BinaryOperator::create(
1988                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1989           }
1990         }
1991
1992         break;
1993       case Instruction::And:
1994         // (X & V) & C2 --> 0 iff (V & C2) == 0
1995         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS->getZExtValue()) ||
1996             MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS->getZExtValue()))
1997           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1998         break;
1999       case Instruction::Add:
2000         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2001         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2002         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2003         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
2004           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2005         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
2006           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
2007         break;
2008
2009       case Instruction::Sub:
2010         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2011         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2012         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2013         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
2014           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2015         break;
2016       }
2017
2018       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2019         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
2020           return Res;
2021     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2022       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
2023
2024       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
2025       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
2026       // frequently occurs for bitfield accesses.
2027       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
2028         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
2029               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
2030             CastOp->getNumOperands() == 2)
2031           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
2032             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
2033               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
2034               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
2035               // This will folds the two ands together, which may allow other
2036               // simplifications.
2037               Instruction *NewCast =
2038                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
2039                              CastOp->getName()+".shrunk");
2040               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
2041
2042               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2043               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
2044               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
2045             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
2046               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
2047               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
2048               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2049               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
2050                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
2051             }
2052       }
2053
2054
2055       // If this is an integer sign or zero extension instruction.
2056       if (SrcTy->isIntegral() &&
2057           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
2058           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2059
2060         if (SrcTy->isUnsigned()) {
2061           // See if this and is clearing out bits that are known to be zero
2062           // anyway (due to the zero extension).
2063           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
2064           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
2065           Constant *Result = ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS);
2066           if (Result == Mask)  // The "and" isn't doing anything, remove it.
2067             return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2068           if (Result != AndRHS) { // Reduce the and RHS constant.
2069             I.setOperand(1, Result);
2070             return &I;
2071           }
2072
2073         } else {
2074           if (CI->hasOneUse() && SrcTy->isInteger()) {
2075             // We can only do this if all of the sign bits brought in are masked
2076             // out.  Compute this by first getting 0000011111, then inverting
2077             // it.
2078             Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
2079             Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
2080             Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);    // 1's in the new bits.
2081             if (ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS)->isNullValue()) {
2082               // If the and is clearing all of the sign bits, change this to a
2083               // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
2084               // unsigned, then to the requested size.
2085               Value *CastOp = CI->getOperand(0);
2086               Instruction *NC =
2087                 new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
2088                              CI->getName()+".uns");
2089               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
2090               // Finally, insert a replacement for CI.
2091               NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
2092               CI->setName("");
2093               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
2094               WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
2095               I.setOperand(0, NC);
2096               return &I;               // The AND operand was modified.
2097             }
2098           }
2099         }
2100       }
2101     }
2102
2103     // Try to fold constant and into select arguments.
2104     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2105       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2106         return R;
2107     if (isa<PHINode>(Op0))
2108       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2109         return NV;
2110   }
2111
2112   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
2113   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
2114
2115   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
2116     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2117
2118   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
2119   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2120     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
2121                                                I.getName()+".demorgan");
2122     InsertNewInstBefore(Or, I);
2123     return BinaryOperator::createNot(Or);
2124   }
2125
2126   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
2127     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2128     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2129       return R;
2130
2131     Value *LHSVal, *RHSVal;
2132     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2133     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2134     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2135       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2136         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
2137             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2138             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2139             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2140           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2141           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2142           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2143           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2144             std::swap(LHS, RHS);
2145             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2146             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2147           }
2148
2149           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2150           // comparing a value against two constants and and'ing the result
2151           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2152           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2153           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2154           // equal.
2155           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2156
2157           switch (LHSCC) {
2158           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2159           case Instruction::SetEQ:
2160             switch (RHSCC) {
2161             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2162             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
2163             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
2164               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2165             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
2166             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
2167               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2168             }
2169           case Instruction::SetNE:
2170             switch (RHSCC) {
2171             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2172             case Instruction::SetLT:
2173               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
2174                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
2175               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
2176             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
2177             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
2178               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2179             case Instruction::SetNE:
2180               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
2181                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2182                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2183                                                       LHSVal->getName()+".off");
2184                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2185                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2186                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2187                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
2188                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2189                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2190               }
2191               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
2192             }
2193             break;
2194           case Instruction::SetLT:
2195             switch (RHSCC) {
2196             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2197             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
2198             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
2199               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2200             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
2201             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
2202               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2203             }
2204           case Instruction::SetGT:
2205             switch (RHSCC) {
2206             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2207             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
2208               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2209             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
2210               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2211             case Instruction::SetNE:
2212               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
2213                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
2214               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
2215             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
2216               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
2217             }
2218           }
2219         }
2220   }
2221
2222   return Changed ? &I : 0;
2223 }
2224
2225 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
2226   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2227   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2228
2229   if (isa<UndefValue>(Op1))
2230     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
2231                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2232
2233   // or X, X = X   or X, 0 == X
2234   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
2235     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2236
2237   // or X, -1 == -1
2238   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2239     // If X is known to only contain bits that already exist in RHS, just
2240     // replace this instruction with RHS directly.
2241     if (MaskedValueIsZero(Op0,
2242                   RHS->getZExtValue()^RHS->getType()->getIntegralTypeMask()))
2243       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2244
2245     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
2246     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
2247     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2248       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
2249       Op0->setName("");
2250       InsertNewInstBefore(Or, I);
2251       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
2252     }
2253
2254     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
2255     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2256       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
2257       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
2258       InsertNewInstBefore(Or, I);
2259       return BinaryOperator::createXor(Or,
2260                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
2261     }
2262
2263     // Try to fold constant and into select arguments.
2264     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2265       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2266         return R;
2267     if (isa<PHINode>(Op0))
2268       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2269         return NV;
2270   }
2271
2272   Value *A = 0, *B = 0;
2273   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2274
2275   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2276     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
2277       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2278   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2279     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
2280       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2281
2282   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2283   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2284       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getZExtValue())) {
2285     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
2286     Op0->setName("");
2287     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2288   }
2289
2290   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2291   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2292       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getZExtValue())) {
2293     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
2294     Op0->setName("");
2295     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2296   }
2297
2298   // (A & C1)|(B & C2)
2299   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2300       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
2301
2302     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
2303       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
2304
2305
2306     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
2307     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
2308     // replace with V+N.
2309     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
2310       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
2311       if ((C2->getRawValue() & (C2->getRawValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
2312           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2313         // Add commutes, try both ways.
2314         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getZExtValue()))
2315           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2316         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getZExtValue()))
2317           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2318       }
2319       // Or commutes, try both ways.
2320       if ((C1->getRawValue() & (C1->getRawValue()+1)) == 0 &&
2321           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2322         // Add commutes, try both ways.
2323         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getZExtValue()))
2324           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2325         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getZExtValue()))
2326           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2327       }
2328     }
2329   }
2330
2331   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
2332     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
2333       return ReplaceInstUsesWith(I,
2334                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2335   } else {
2336     A = 0;
2337   }
2338   // Note, A is still live here!
2339   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
2340     if (Op0 == B)
2341       return ReplaceInstUsesWith(I,
2342                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2343
2344     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2345     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2346       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
2347                                               I.getName()+".demorgan"), I);
2348       return BinaryOperator::createNot(And);
2349     }
2350   }
2351
2352   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2353   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
2354     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2355       return R;
2356
2357     Value *LHSVal, *RHSVal;
2358     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2359     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2360     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2361       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2362         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
2363             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2364             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2365             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2366           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2367           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2368           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2369           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2370             std::swap(LHS, RHS);
2371             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2372             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2373           }
2374
2375           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2376           // comparing a value against two constants and or'ing the result
2377           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2378           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2379           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2380           // equal.
2381           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2382
2383           switch (LHSCC) {
2384           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2385           case Instruction::SetEQ:
2386             switch (RHSCC) {
2387             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2388             case Instruction::SetEQ:
2389               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
2390                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2391                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2392                                                       LHSVal->getName()+".off");
2393                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2394                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2395                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2396                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
2397                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2398                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2399               }
2400               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
2401
2402             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2403               break;
2404             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2405             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2406               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2407             }
2408             break;
2409           case Instruction::SetNE:
2410             switch (RHSCC) {
2411             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2412             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2413             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2414               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2415             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2416             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2417               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2418             }
2419             break;
2420           case Instruction::SetLT:
2421             switch (RHSCC) {
2422             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2423             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2424               break;
2425             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2426               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2427             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2428             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2429               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2430             }
2431             break;
2432           case Instruction::SetGT:
2433             switch (RHSCC) {
2434             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2435             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2436             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2437               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2438             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2439             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2440               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2441             }
2442           }
2443         }
2444   }
2445
2446   return Changed ? &I : 0;
2447 }
2448
2449 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2450 struct XorSelf {
2451   Value *RHS;
2452   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2453   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2454   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2455     return &Xor;
2456   }
2457 };
2458
2459
2460 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2461   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2462   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2463
2464   if (isa<UndefValue>(Op1))
2465     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2466
2467   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2468   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2469     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2470     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2471   }
2472
2473   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2474     // xor X, 0 == X
2475     if (RHS->isNullValue())
2476       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2477
2478     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2479       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2480       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2481         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2482           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2483                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2484
2485       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2486       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2487         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2488           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2489           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2490                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2491           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2492         }
2493
2494       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2495       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2496         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2497         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2498           Instruction *NotY =
2499             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2500                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2501           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2502           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2503         }
2504       }
2505
2506       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2507         switch (Op0I->getOpcode()) {
2508         case Instruction::Add:
2509           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2510           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2511             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2512             return BinaryOperator::createSub(
2513                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2514                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2515                                           Op0I->getOperand(0));
2516           }
2517           break;
2518         case Instruction::And:
2519           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
2520           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
2521             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
2522           break;
2523         case Instruction::Or:
2524           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
2525           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
2526             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
2527           break;
2528         default: break;
2529         }
2530     }
2531
2532     // Try to fold constant and into select arguments.
2533     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2534       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2535         return R;
2536     if (isa<PHINode>(Op0))
2537       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2538         return NV;
2539   }
2540
2541   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2542     if (X == Op1)
2543       return ReplaceInstUsesWith(I,
2544                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2545
2546   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2547     if (X == Op0)
2548       return ReplaceInstUsesWith(I,
2549                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2550
2551   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2552     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2553       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2554         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2555         I.swapOperands();
2556         std::swap(Op0, Op1);
2557       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2558         I.swapOperands();
2559         std::swap(Op0, Op1);
2560       }
2561     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2562       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2563         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2564       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2565         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2566     }
2567
2568   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2569     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2570       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2571         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2572       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2573         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2574                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2575         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2576       }
2577     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2578       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2579         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2580       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2581         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2582     }
2583
2584   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2585   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2586   if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2587       match(Op1, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))) &&
2588       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
2589     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
2590
2591   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2592   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2593     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2594       return R;
2595
2596   return Changed ? &I : 0;
2597 }
2598
2599 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2600 /// overflowed for this type.
2601 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2602                             ConstantInt *In2) {
2603   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2604   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2605 }
2606
2607 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2608   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2609 }
2610
2611 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2612 /// overflowed for this type.
2613 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2614                             ConstantInt *In2) {
2615   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2616
2617   if (In1->getType()->isUnsigned())
2618     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2619            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2620   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2621     return false;
2622   if (isPositive(In1))
2623     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2624            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2625   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2626          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2627 }
2628
2629 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2630 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2631 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2632 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2633   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2634   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2635   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2636   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2637   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2638
2639   // Build a mask for high order bits.
2640   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
2641
2642   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2643     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2644     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2645     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2646                                             SIntPtrTy);
2647     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2648       if (!OpC->isNullValue()) {
2649         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2650         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2651         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2652           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2653         else {
2654           // Emit an add instruction.
2655           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2656              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2657                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2658         }
2659       }
2660     } else {
2661       // Convert to correct type.
2662       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2663                                                Op->getName()+".c"), I);
2664       if (Size != 1)
2665         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2666         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2667                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2668
2669       // Emit an add instruction.
2670       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2671                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2672     }
2673   }
2674   return Result;
2675 }
2676
2677 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2678 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2679 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2680                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2681                                         Instruction &I) {
2682   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2683
2684   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2685     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2686       RHS = CI->getOperand(0);
2687
2688   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2689   if (PtrBase == RHS) {
2690     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2691     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2692     // index is zero or not.
2693     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2694       Instruction *InVal = 0;
2695       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2696       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2697         bool EmitIt = true;
2698         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
2699           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
2700             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2701           if (C->isNullValue())
2702             EmitIt = false;
2703           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
2704             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
2705           } else if (isa<ConstantInt>(C))
2706             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2707                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
2708         }
2709
2710         if (EmitIt) {
2711           Instruction *Comp =
2712             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
2713                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
2714           if (InVal == 0)
2715             InVal = Comp;
2716           else {
2717             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
2718             InsertNewInstBefore(Comp, I);
2719             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
2720               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
2721             else                              // True if all are equal
2722               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
2723           }
2724         }
2725       }
2726
2727       if (InVal)
2728         return InVal;
2729       else
2730         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
2731                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2732     }
2733
2734     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2735     // the result to fold to a constant!
2736     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
2737       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
2738       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2739       return new SetCondInst(Cond, Offset,
2740                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
2741     }
2742   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
2743     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
2744     // compare the base pointer.
2745     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
2746       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
2747       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
2748                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
2749       if (IndicesTheSame)
2750         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2751           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2752             IndicesTheSame = false;
2753             break;
2754           }
2755
2756       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
2757       if (IndicesTheSame)
2758         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
2759                                GEPRHS->getOperand(0));
2760
2761       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
2762       // different, bail out.
2763       return 0;
2764     }
2765
2766     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
2767     bool AllZeros = true;
2768     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2769       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
2770           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2771         AllZeros = false;
2772         break;
2773       }
2774     if (AllZeros)
2775       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
2776                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
2777
2778     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
2779     AllZeros = true;
2780     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2781       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
2782           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2783         AllZeros = false;
2784         break;
2785       }
2786     if (AllZeros)
2787       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
2788
2789     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
2790       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
2791       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
2792       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
2793       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2794         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2795           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
2796                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2797             // Irreconcilable differences.
2798             NumDifferences = 2;
2799             break;
2800           } else {
2801             if (NumDifferences++) break;
2802             DiffOperand = i;
2803           }
2804         }
2805
2806       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
2807         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2808                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2809       else if (NumDifferences == 1) {
2810         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
2811         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
2812
2813         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
2814         // signed comparison.
2815         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
2816         if (LHSV->getType() != NewTy)
2817           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
2818                                                   LHSV->getName()), I);
2819         if (RHSV->getType() != NewTy)
2820           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
2821                                                   RHSV->getName()), I);
2822         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
2823       }
2824     }
2825
2826     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2827     // the result to fold to a constant!
2828     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
2829         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
2830       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
2831       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2832       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
2833       return new SetCondInst(Cond, L, R);
2834     }
2835   }
2836   return 0;
2837 }
2838
2839
2840 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
2841   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2842   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2843   const Type *Ty = Op0->getType();
2844
2845   // setcc X, X
2846   if (Op0 == Op1)
2847     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
2848
2849   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
2850     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
2851
2852   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
2853   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
2854   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
2855        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
2856       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
2857        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
2858     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
2859
2860   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2861   if (Ty == Type::BoolTy) {
2862     switch (I.getOpcode()) {
2863     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
2864     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
2865       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2866       InsertNewInstBefore(Xor, I);
2867       return BinaryOperator::createNot(Xor);
2868     }
2869     case Instruction::SetNE:
2870       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
2871
2872     case Instruction::SetGT:
2873       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
2874       // FALL THROUGH
2875     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
2876       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2877       InsertNewInstBefore(Not, I);
2878       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
2879     }
2880     case Instruction::SetGE:
2881       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
2882       // FALL THROUGH
2883     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
2884       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2885       InsertNewInstBefore(Not, I);
2886       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
2887     }
2888     }
2889   }
2890
2891   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2892   // can be folded into the comparison.
2893   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2894     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
2895     if (CI->isMinValue()) {
2896       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
2897         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2898       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
2899         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2900       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
2901         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2902       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
2903         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2904
2905     } else if (CI->isMaxValue()) {
2906       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
2907         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2908       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
2909         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2910       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
2911         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2912       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
2913         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2914
2915       // Comparing against a value really close to min or max?
2916     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
2917       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
2918         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
2919       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
2920         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
2921
2922     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
2923       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
2924         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
2925       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
2926         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
2927     }
2928
2929     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
2930     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
2931     // already been handled above, this requires little checking.
2932     //
2933     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
2934       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
2935     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
2936       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
2937
2938     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2939       switch (LHSI->getOpcode()) {
2940       case Instruction::And:
2941         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
2942             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2943           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
2944           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
2945           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
2946           // access.
2947           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
2948           ConstantUInt *ShAmt;
2949           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
2950           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2951           const Type *Ty = LHSI->getType();
2952
2953           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
2954           // into the mask.  This can only happen with signed shift
2955           // rights, as they sign-extend.
2956           if (ShAmt) {
2957             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
2958                            Shift->getType()->isUnsigned();
2959             if (!CanFold) {
2960               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
2961               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
2962               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
2963               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
2964
2965               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
2966               Constant *ShVal =
2967                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
2968               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
2969                 CanFold = true;
2970             }
2971
2972             if (CanFold) {
2973               Constant *NewCst;
2974               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2975                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
2976               else
2977                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
2978
2979               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
2980               // compared.
2981               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
2982                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
2983                 // As a special case, check to see if this means that the
2984                 // result is always true or false now.
2985                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2986                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2987                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
2988                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2989               } else {
2990                 I.setOperand(1, NewCst);
2991                 Constant *NewAndCST;
2992                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2993                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
2994                 else
2995                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
2996                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
2997                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
2998                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
2999                 AddUsesToWorkList(I);
3000                 return &I;
3001               }
3002             }
3003           }
3004         }
3005         break;
3006
3007       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
3008         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3009           switch (I.getOpcode()) {
3010           default: break;
3011           case Instruction::SetEQ:
3012           case Instruction::SetNE: {
3013             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3014
3015             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3016             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3017             // simplified.
3018             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3019               break;
3020
3021             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3022             // comparison cannot succeed.
3023             Constant *Comp =
3024               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
3025             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3026               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3027               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3028               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3029             }
3030
3031             if (LHSI->hasOneUse()) {
3032               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3033               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3034               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
3035
3036               Constant *Mask;
3037               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3038                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3039               } else if (ShAmtVal != 0) {
3040                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3041               } else {
3042                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
3043               }
3044
3045               Instruction *AndI =
3046                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3047                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3048               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3049               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3050                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
3051             }
3052           }
3053           }
3054         }
3055         break;
3056
3057       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
3058         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3059           switch (I.getOpcode()) {
3060           default: break;
3061           case Instruction::SetEQ:
3062           case Instruction::SetNE: {
3063
3064             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3065             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3066             // simplified.
3067             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3068             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3069               break;
3070
3071             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3072             // comparison cannot succeed.
3073             Constant *Comp =
3074               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
3075
3076             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3077               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3078               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3079               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3080             }
3081
3082             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
3083               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3084
3085               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3086               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
3087               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
3088
3089               Constant *Mask;
3090               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3091                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
3092                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3093               } else {
3094                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3095               }
3096
3097               Instruction *AndI =
3098                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3099                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3100               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3101               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3102                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
3103             }
3104             break;
3105           }
3106           }
3107         }
3108         break;
3109
3110       case Instruction::Div:
3111         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
3112         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3113           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
3114           // Determine, based on the divide type, what the range is being
3115           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
3116           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
3117           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
3118           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
3119
3120           ConstantInt *Prod;
3121           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
3122
3123           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
3124
3125           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
3126           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
3127             LoBound = Prod;
3128             LoOverflow = ProdOV;
3129             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
3130           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
3131             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
3132               // Can't overflow.
3133               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
3134               HiBound = DivRHS;
3135             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
3136               LoBound = Prod;
3137               LoOverflow = ProdOV;
3138               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
3139             } else {                       // (X / pos) op neg
3140               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
3141               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
3142                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
3143               HiBound = Prod;
3144               HiOverflow = ProdOV;
3145             }
3146           } else {                                     // Divisor is < 0.
3147             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
3148               LoBound = AddOne(DivRHS);
3149               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
3150               if (HiBound == DivRHS)
3151                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
3152             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
3153               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
3154               if (!LoOverflow)
3155                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
3156               HiBound = AddOne(Prod);
3157             } else {                       // (X / neg) op neg
3158               LoBound = Prod;
3159               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
3160               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
3161             }
3162
3163             // Dividing by a negate swaps the condition.
3164             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
3165           }
3166
3167           if (LoBound) {
3168             Value *X = LHSI->getOperand(0);
3169             switch (Opcode) {
3170             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
3171             case Instruction::SetEQ:
3172               if (LoOverflow && HiOverflow)
3173                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3174               else if (HiOverflow)
3175                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
3176               else if (LoOverflow)
3177                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
3178               else
3179                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
3180             case Instruction::SetNE:
3181               if (LoOverflow && HiOverflow)
3182                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3183               else if (HiOverflow)
3184                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3185               else if (LoOverflow)
3186                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3187               else
3188                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
3189             case Instruction::SetLT:
3190               if (LoOverflow)
3191                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3192               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3193             case Instruction::SetGT:
3194               if (HiOverflow)
3195                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3196               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3197             }
3198           }
3199         }
3200         break;
3201       }
3202
3203     // Simplify seteq and setne instructions...
3204     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3205         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
3206       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3207
3208       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
3209       // operand is a constant, simplify a bit.
3210       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3211         switch (BO->getOpcode()) {
3212         case Instruction::Rem:
3213           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
3214           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
3215               BO->hasOneUse() &&
3216               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
3217             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
3218             if (isPowerOf2_64(V)) {
3219               unsigned L2 = Log2_64(V);
3220               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
3221               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
3222                                                              UTy, "tmp"), I);
3223               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
3224               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
3225                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
3226               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
3227                                             Constant::getNullValue(UTy));
3228             }
3229           }
3230           break;
3231
3232         case Instruction::Add:
3233           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
3234           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3235             if (BO->hasOneUse())
3236               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3237                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
3238           } else if (CI->isNullValue()) {
3239             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
3240             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
3241             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
3242
3243             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
3244               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
3245             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
3246               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
3247             else if (BO->hasOneUse()) {
3248               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
3249               BO->setName("");
3250               InsertNewInstBefore(Neg, I);
3251               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
3252             }
3253           }
3254           break;
3255         case Instruction::Xor:
3256           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
3257           // the explicit xor.
3258           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3259             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3260                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
3261
3262           // FALLTHROUGH
3263         case Instruction::Sub:
3264           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
3265           if (CI->isNullValue())
3266             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3267                                    BO->getOperand(1));
3268           break;
3269
3270         case Instruction::Or:
3271           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
3272           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
3273           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
3274             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
3275             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
3276               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3277           }
3278           break;
3279
3280         case Instruction::And:
3281           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3282             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
3283             // comparison can never succeed!
3284             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
3285                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
3286               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3287
3288             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
3289             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
3290               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
3291                                      Instruction::SetNE, Op0,
3292                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
3293
3294             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
3295             // to be a signed value as appropriate.
3296             if (isSignBit(BOC)) {
3297               Value *X = BO->getOperand(0);
3298               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
3299               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
3300                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
3301                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3302               }
3303               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
3304                                          Instruction::SetGE, X,
3305                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
3306             }
3307
3308             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
3309             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
3310               Value *X = BO->getOperand(0);
3311               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
3312
3313               // If 'X' is signed, insert a cast now.
3314               if (NegX->getType()->isSigned()) {
3315                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
3316                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3317                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
3318               }
3319
3320               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
3321                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
3322             }
3323
3324           }
3325         default: break;
3326         }
3327       }
3328     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
3329       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
3330       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3331         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
3332         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
3333         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3334         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3335             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3336           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
3337                  "Source and destination signednesses should differ!");
3338           if (Cast->getType()->isSigned()) {
3339             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
3340             // vicinity of zero.
3341             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
3342               // X < 0  => x > 127
3343               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3344                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
3345             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3346                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
3347               // X > -1  => x < 128
3348               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3349                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
3350           } else {
3351             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
3352             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
3353                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
3354               // X < 128 => X > -1
3355               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3356                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
3357             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3358                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
3359               // X > 127 => X < 0
3360               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3361                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
3362           }
3363         }
3364       }
3365     }
3366   }
3367
3368   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
3369   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3370     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3371       switch (LHSI->getOpcode()) {
3372       case Instruction::GetElementPtr:
3373         if (RHSC->isNullValue()) {
3374           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
3375           bool isAllZeros = true;
3376           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
3377             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
3378                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
3379               isAllZeros = false;
3380               break;
3381             }
3382           if (isAllZeros)
3383             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
3384                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3385         }
3386         break;
3387
3388       case Instruction::PHI:
3389         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3390           return NV;
3391         break;
3392       case Instruction::Select:
3393         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3394         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3395         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3396         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3397         if (LHSI->hasOneUse()) {
3398           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3399             // Fold the known value into the constant operand.
3400             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3401             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3402             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3403                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3404                                                       I.getName()), I);
3405           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3406             // Fold the known value into the constant operand.
3407             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3408             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3409             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3410                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3411                                                       I.getName()), I);
3412           }
3413         }
3414
3415         if (Op1)
3416           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3417         break;
3418       }
3419   }
3420
3421   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3422   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3423     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3424       return NI;
3425   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3426     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3427                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3428       return NI;
3429
3430   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3431   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3432   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3433     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3434     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3435         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3436         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3437          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3438       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3439       // operand, where it can often be eliminated completely.
3440       Op0 = CastOp0;
3441
3442       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3443       // well.
3444       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3445         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3446                                                                Op0->getType()))
3447           Op1 = CI2->getOperand(0);
3448
3449       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3450       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3451         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3452           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3453         } else {
3454           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3455           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3456           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3457         }
3458       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3459     }
3460
3461     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3462     // This comes up when you have code like
3463     //   int X = A < B;
3464     //   if (X) ...
3465     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3466     // with a constant or another cast from the same type.
3467     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3468       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3469         return R;
3470   }
3471   return Changed ? &I : 0;
3472 }
3473
3474 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3475 // We only handle extending casts so far.
3476 //
3477 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3478   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3479   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3480   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3481   Value *RHSCIOp;
3482
3483   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3484     return 0;
3485
3486   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3487   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3488   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3489
3490   // Is this a sign or zero extension?
3491   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3492   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3493
3494   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3495     // Not an extension from the same type?
3496     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3497     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3498   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3499     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3500     // reextended to DestTy.
3501     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3502
3503     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3504       RHSCIOp = Res;
3505     } else {
3506       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3507       // a simple comparison.
3508       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3509         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
3510       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3511         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
3512
3513       // Evaluate the comparison for LT.
3514       Value *Result;
3515       if (DestTy->isSigned()) {
3516         // We're performing a signed comparison.
3517         if (isSignSrc) {
3518           // Signed extend and signed comparison.
3519           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
3520             Result = ConstantBool::False;
3521           else
3522             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
3523         } else {
3524           // Unsigned extend and signed comparison.
3525           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
3526             Result = ConstantBool::False;
3527           else
3528             Result = ConstantBool::True;
3529         }
3530       } else {
3531         // We're performing an unsigned comparison.
3532         if (!isSignSrc) {
3533           // Unsigned extend & compare -> always true.
3534           Result = ConstantBool::True;
3535         } else {
3536           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
3537           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
3538           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
3539           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
3540                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
3541         }
3542       }
3543
3544       // Finally, return the value computed.
3545       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
3546         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
3547       } else {
3548         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
3549         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
3550           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
3551         else
3552           return BinaryOperator::createNot(Result);
3553       }
3554     }
3555   } else {
3556     return 0;
3557   }
3558
3559   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
3560   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
3561 }
3562
3563 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3564   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3565   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3566   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3567
3568   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3569   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3570   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3571       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3572     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3573
3574   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3575     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3576       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3577     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3578       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3579   }
3580   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3581     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
3582       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3583     else
3584       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3585   }
3586
3587   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3588   if (!isLeftShift)
3589     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3590       if (CSI->isAllOnesValue())
3591         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3592
3593   // Try to fold constant and into select arguments.
3594   if (isa<Constant>(Op0))
3595     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3596       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3597         return R;
3598
3599   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
3600   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
3601     if (MaskedValueIsZero(Op0,
3602                           1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))) {
3603       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
3604       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
3605                                             I.getName()), I);
3606       return new CastInst(V, I.getType());
3607     }
3608   }
3609
3610   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1))
3611     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
3612       return Res;
3613   return 0;
3614 }
3615
3616 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
3617                                                ShiftInst &I) {
3618   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3619   bool isSignedShift = Op0->getType()->isSigned();
3620   bool isUnsignedShift = !isSignedShift;
3621
3622   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
3623   // of a signed value.
3624   //
3625   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3626   if (Op1->getValue() >= TypeBits) {
3627     if (isUnsignedShift || isLeftShift)
3628       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3629     else {
3630       I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
3631       return &I;
3632     }
3633   }
3634
3635   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
3636   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3637     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
3638       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3639         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
3640                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
3641
3642   // Try to fold constant and into select arguments.
3643   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3644     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3645       return R;
3646   if (isa<PHINode>(Op0))
3647     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3648       return NV;
3649
3650   if (Op0->hasOneUse()) {
3651     // If this is a SHL of a sign-extending cast, see if we can turn the input
3652     // into a zero extending cast (a simple strength reduction).
3653     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3654       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3655       if (isLeftShift && SrcTy->isInteger() && SrcTy->isSigned() &&
3656           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
3657           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3658         // We can change it to a zero extension if we are shifting out all of
3659         // the sign extended bits.  To check this, form a mask of all of the
3660         // sign extend bits, then shift them left and see if we have anything
3661         // left.
3662         Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy); //     1111
3663         Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());   // 00001111
3664         Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);   // 1's in the sign bits: 11110000
3665         if (ConstantExpr::getShl(Mask, Op1)->isNullValue()) {
3666           // If the shift is nuking all of the sign bits, change this to a
3667           // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
3668           // unsigned, then to the requested size.
3669           Value *CastOp = CI->getOperand(0);
3670           Instruction *NC =
3671             new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
3672                          CI->getName()+".uns");
3673           NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3674           // Finally, insert a replacement for CI.
3675           NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
3676           CI->setName("");
3677           NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3678           WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
3679           I.setOperand(0, NC);
3680           return &I;               // The SHL operand was modified.
3681         }
3682       }
3683     }
3684
3685     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3686       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3687       Value *V1, *V2;
3688       ConstantInt *CC;
3689       switch (Op0BO->getOpcode()) {
3690         default: break;
3691         case Instruction::Add:
3692         case Instruction::And:
3693         case Instruction::Or:
3694         case Instruction::Xor:
3695           // These operators commute.
3696           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3697           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
3698               match(Op0BO->getOperand(1),
3699                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
3700             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3701                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
3702                                             Op0BO->getName());
3703             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3704             Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3705                                                     V1,
3706                                                     Op0BO->getOperand(1)->getName());
3707             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3708             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3709             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
3710             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3711           }
3712
3713           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
3714           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
3715               match(Op0BO->getOperand(1),
3716                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
3717                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
3718               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(1))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
3719             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3720                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
3721                                             Op0BO->getName());
3722             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3723             Instruction *XM =
3724               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
3725                                         V1->getName()+".mask");
3726             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
3727
3728             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
3729           }
3730
3731           // FALL THROUGH.
3732         case Instruction::Sub:
3733           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3734           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
3735               match(Op0BO->getOperand(0),
3736                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
3737             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3738                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
3739                                             Op0BO->getName());
3740             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3741             Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3742                                                     V1,
3743                                                     Op0BO->getOperand(0)->getName());
3744             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3745             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3746             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
3747             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3748           }
3749
3750           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
3751               match(Op0BO->getOperand(0),
3752                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
3753                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
3754               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
3755             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3756                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
3757                                             Op0BO->getName());
3758             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3759             Instruction *XM =
3760               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
3761                                         V1->getName()+".mask");
3762             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
3763
3764             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
3765           }
3766
3767           break;
3768       }
3769
3770
3771       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
3772       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
3773       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
3774         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
3775         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
3776
3777         switch (Op0BO->getOpcode()) {
3778           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
3779           case Instruction::Add:
3780             isValid = isLeftShift;
3781             break;
3782           case Instruction::Or:
3783           case Instruction::Xor:
3784             highBitSet = false;
3785             break;
3786           case Instruction::And:
3787             highBitSet = true;
3788             break;
3789         }
3790
3791         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
3792         // by the logical operation, do not perform the transformation.
3793         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
3794         // the constant which would cause it to be modified for this
3795         // operation.
3796         //
3797         if (isValid && !isLeftShift && isSignedShift) {
3798           uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
3799           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
3800         }
3801
3802         if (isValid) {
3803           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
3804
3805           Instruction *NewShift =
3806             new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1,
3807                           Op0BO->getName());
3808           Op0BO->setName("");
3809           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
3810
3811           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
3812                                         NewRHS);
3813         }
3814       }
3815     }
3816   }
3817
3818   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
3819   ShiftInst *ShiftOp = 0;
3820   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3821     ShiftOp = Op0SI;
3822   else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3823     // If this is a noop-integer case of a shift instruction, use the shift.
3824     if (CI->getOperand(0)->getType()->isInteger() &&
3825         CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3826         CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
3827         isa<ShiftInst>(CI->getOperand(0))) {
3828       ShiftOp = cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
3829     }
3830   }
3831
3832   if (ShiftOp && isa<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
3833     // Find the operands and properties of the input shift.  Note that the
3834     // signedness of the input shift may differ from the current shift if there
3835     // is a noop cast between the two.
3836     bool isShiftOfLeftShift = ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl;
3837     bool isShiftOfSignedShift = ShiftOp->getType()->isSigned();
3838     bool isShiftOfUnsignedShift = !isShiftOfSignedShift;
3839
3840     ConstantUInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1));
3841
3842     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
3843     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getValue();
3844
3845     // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2.
3846     if (isLeftShift == isShiftOfLeftShift) {
3847       // Do not fold these shifts if the first one is signed and the second one
3848       // is unsigned and this is a right shift.  Further, don't do any folding
3849       // on them.
3850       if (isShiftOfSignedShift && isUnsignedShift && !isLeftShift)
3851         return 0;
3852
3853       unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
3854       if (Amt > Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
3855         Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3856
3857       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
3858       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
3859         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(), "tmp"), I);
3860       return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op,
3861                            ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
3862     }
3863
3864     // Check for (A << c1) >> c2 or (A >> c1) << c2.  If we are dealing with
3865     // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
3866     // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
3867     if (isUnsignedShift || isLeftShift) {
3868       // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge.
3869       Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
3870       if (isLeftShift)
3871         C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
3872       else
3873         C = ConstantExpr::getUShr(C, ShiftAmt1C);
3874
3875       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
3876       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
3877         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(),Op->getName()),I);
3878
3879       Instruction *Mask =
3880         BinaryOperator::createAnd(Op, C, Op->getName()+".mask");
3881       InsertNewInstBefore(Mask, I);
3882
3883       // Figure out what flavor of shift we should use...
3884       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
3885         return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
3886       } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
3887         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
3888                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
3889       } else if (isShiftOfUnsignedShift || isShiftOfLeftShift) {
3890         if (isShiftOfUnsignedShift && !isShiftOfLeftShift && isSignedShift) {
3891           // Make sure to emit an unsigned shift right, not a signed one.
3892           Mask = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
3893                                         Mask->getType()->getUnsignedVersion(),
3894                                                   Op->getName()), I);
3895           Mask = new ShiftInst(Instruction::Shr, Mask,
3896                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3897           InsertNewInstBefore(Mask, I);
3898           return new CastInst(Mask, I.getType());
3899         } else {
3900           return new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Mask,
3901                     ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3902         }
3903       } else {
3904         // (X >>s C1) << C2  where C1 > C2  === (X >>s (C1-C2)) & mask
3905         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
3906                                               I.getType()->getSignedVersion(),
3907                                               Mask->getName()), I);
3908         Instruction *Shift =
3909           new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Op,
3910                         ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3911         InsertNewInstBefore(Shift, I);
3912
3913         C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(Shift->getType());
3914         C = ConstantExpr::getShl(C, Op1);
3915         Mask = BinaryOperator::createAnd(Shift, C, Op->getName()+".mask");
3916         InsertNewInstBefore(Mask, I);
3917         return new CastInst(Mask, I.getType());
3918       }
3919     } else {
3920       // We can handle signed (X << C1) >>s C2 if it's a sign extend.  In
3921       // this case, C1 == C2 and C1 is 8, 16, or 32.
3922       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
3923         const Type *SExtType = 0;
3924         switch (ShiftAmt1) {
3925         case 8 : SExtType = Type::SByteTy; break;
3926         case 16: SExtType = Type::ShortTy; break;
3927         case 32: SExtType = Type::IntTy; break;
3928         }
3929
3930         if (SExtType) {
3931           Instruction *NewTrunc = new CastInst(ShiftOp->getOperand(0),
3932                                                SExtType, "sext");
3933           InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
3934           return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
3935         }
3936       }
3937     }
3938   }
3939   return 0;
3940 }
3941
3942 enum CastType {
3943   Noop     = 0,
3944   Truncate = 1,
3945   Signext  = 2,
3946   Zeroext  = 3
3947 };
3948
3949 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
3950 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
3951 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
3952   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
3953          "Only works on integral types!");
3954   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
3955   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
3956
3957   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
3958   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
3959   if (Src->isSigned()) return Signext;
3960   return Zeroext;
3961 }
3962
3963
3964 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
3965 // instruction.
3966 //
3967 static bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
3968                                    const Type *DstTy, TargetData *TD) {
3969
3970   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
3971   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
3972   // int->float->int would not be allowed).
3973   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
3974     return true;
3975
3976   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
3977   // integers of the appropriate size for the code below.
3978   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
3979   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
3980   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
3981
3982   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
3983   // change...
3984   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
3985     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
3986     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
3987
3988     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
3989     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
3990     static const unsigned CastResult[] = {
3991       // First cast is noop
3992       0, 1, 2, 3,
3993       // First cast is a truncate
3994       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
3995       // First cast is a sign ext
3996       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
3997       // First cast is a zero ext
3998       3, 5, 3, 3,
3999     };
4000
4001     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
4002     switch (Result) {
4003     default: assert(0 && "Illegal table value!");
4004     case 0:
4005     case 1:
4006     case 2:
4007     case 3:
4008       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
4009       // truncates, we could eliminate more casts.
4010       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
4011     case 4:
4012       return false;  // Not possible to eliminate this here.
4013     case 5:
4014       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
4015       // is a truncate or noop.
4016       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
4017       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
4018         return true;
4019       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
4020       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
4021       return ResultCast == FirstCast;
4022     }
4023   }
4024
4025   // If this is a cast from 'float -> double -> integer', cast from
4026   // 'float -> integer' directly, as the value isn't changed by the
4027   // float->double conversion.
4028   if (SrcTy->isFloatingPoint() && MidTy->isFloatingPoint() &&
4029       DstTy->isIntegral() &&
4030       SrcTy->getPrimitiveSize() < MidTy->getPrimitiveSize())
4031     return true;
4032
4033   return false;
4034 }
4035
4036 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
4037   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
4038   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
4039     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
4040                                TD))
4041       return false;
4042   return true;
4043 }
4044
4045 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
4046 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
4047 /// casts that are known to not do anything...
4048 ///
4049 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
4050                                              Instruction *InsertBefore) {
4051   if (V->getType() == DestTy) return V;
4052   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4053     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
4054
4055   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
4056   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
4057   return CI;
4058 }
4059
4060 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
4061 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
4062 /// X*Scale+Offset.
4063 ///
4064 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
4065                                         unsigned &Offset) {
4066   assert(Val->getType() == Type::UIntTy && "Unexpected allocation size type!");
4067   if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(Val)) {
4068     Offset = CI->getValue();
4069     Scale  = 1;
4070     return ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0);
4071   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
4072     if (I->getNumOperands() == 2) {
4073       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
4074         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4075           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
4076           Scale = 1U << CUI->getValue();
4077           Offset = 0;
4078           return I->getOperand(0);
4079         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
4080           // This value is scaled by 'CUI'.
4081           Scale = CUI->getValue();
4082           Offset = 0;
4083           return I->getOperand(0);
4084         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4085           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, where C1 is
4086           // divisible by C2.
4087           unsigned SubScale;
4088           Value *SubVal = DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
4089                                                     Offset);
4090           Offset += CUI->getValue();
4091           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
4092             Scale = SubScale;
4093             return SubVal;
4094           }
4095         }
4096       }
4097     }
4098   }
4099
4100   // Otherwise, we can't look past this.
4101   Scale = 1;
4102   Offset = 0;
4103   return Val;
4104 }
4105
4106
4107 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
4108 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
4109 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
4110                                                    AllocationInst &AI) {
4111   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
4112   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
4113
4114   // Remove any uses of AI that are dead.
4115   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
4116   std::vector<Instruction*> DeadUsers;
4117   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
4118     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
4119     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
4120       while (UI != E && *UI == User)
4121         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
4122
4123       // Add operands to the worklist.
4124       AddUsesToWorkList(*User);
4125       ++NumDeadInst;
4126       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *User);
4127
4128       User->eraseFromParent();
4129       removeFromWorkList(User);
4130     }
4131   }
4132
4133   // Get the type really allocated and the type casted to.
4134   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
4135   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
4136   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
4137
4138   unsigned AllocElTyAlign = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4139   unsigned CastElTyAlign = TD->getTypeSize(CastElTy);
4140   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
4141
4142   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
4143   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
4144   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
4145   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
4146
4147   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4148   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
4149   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
4150
4151   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
4152   // size argument.
4153   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
4154   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
4155     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
4156
4157   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
4158   // do the xform.
4159   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
4160       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
4161
4162   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
4163   Value *Amt = 0;
4164   if (Scale == 1) {
4165     Amt = NumElements;
4166   } else {
4167     Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Scale);
4168     if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(NumElements))
4169       Amt = ConstantExpr::getMul(CI, cast<ConstantUInt>(Amt));
4170     else if (Scale != 1) {
4171       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
4172       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4173     }
4174   }
4175
4176   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
4177     Value *Off = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Offset);
4178     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
4179     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4180   }
4181
4182   std::string Name = AI.getName(); AI.setName("");
4183   AllocationInst *New;
4184   if (isa<MallocInst>(AI))
4185     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4186   else
4187     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4188   InsertNewInstBefore(New, AI);
4189
4190   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
4191   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
4192   // die soon.
4193   if (!AI.hasOneUse()) {
4194     AddUsesToWorkList(AI);
4195     CastInst *NewCast = new CastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
4196     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
4197     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
4198   }
4199   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
4200 }
4201
4202
4203 // CastInst simplification
4204 //
4205 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
4206   Value *Src = CI.getOperand(0);
4207
4208   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
4209   // instruction...
4210   if (CI.getType() == Src->getType())
4211     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
4212
4213   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
4214     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
4215
4216   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
4217   // one!
4218   //
4219   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
4220     Value *A = CSrc->getOperand(0);
4221     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
4222                                CI.getType(), TD)) {
4223       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
4224       // has a good chance of making CSrc dead.
4225       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
4226       return &CI;
4227     }
4228
4229     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
4230     // to convert this into a logical 'and' instruction.
4231     //
4232     if (A->getType()->isInteger() &&
4233         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
4234         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
4235         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
4236                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
4237         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4238               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4239       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
4240              "Cannot have type bigger than ulong!");
4241       uint64_t AndValue = CSrc->getType()->getIntegralTypeMask();
4242       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
4243                                           AndValue);
4244       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
4245       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
4246       if (And->getType() != CI.getType()) {
4247         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
4248         InsertNewInstBefore(And, CI);
4249         And = new CastInst(And, CI.getType());
4250       }
4251       return And;
4252     }
4253   }
4254
4255   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
4256   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
4257     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
4258                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
4259
4260   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
4261   // purpose is to compute bits we don't care about.
4262   if (CI.getType()->isInteger() && CI.getOperand(0)->getType()->isIntegral() &&
4263       SimplifyDemandedBits(&CI, CI.getType()->getIntegralTypeMask()))
4264     return &CI;
4265
4266   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
4267   // this into a cast of the original pointer!
4268   //
4269   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
4270     bool AllZeroOperands = true;
4271     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
4272       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
4273           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
4274         AllZeroOperands = false;
4275         break;
4276       }
4277     if (AllZeroOperands) {
4278       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
4279       return &CI;
4280     }
4281   }
4282
4283   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
4284   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
4285   //
4286   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
4287     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
4288       return V;
4289
4290   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
4291     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
4292       return NV;
4293   if (isa<PHINode>(Src))
4294     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
4295       return NV;
4296
4297   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
4298   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
4299   // for now.
4300   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
4301     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
4302         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
4303       const Type *DestTy = CI.getType();
4304       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4305       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
4306
4307       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
4308       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
4309
4310       switch (SrcI->getOpcode()) {
4311       case Instruction::Add:
4312       case Instruction::Mul:
4313       case Instruction::And:
4314       case Instruction::Or:
4315       case Instruction::Xor:
4316         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
4317         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
4318           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
4319           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
4320           // converting signedness, which is a noop.
4321           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
4322               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
4323             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4324             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
4325             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
4326                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
4327           }
4328         }
4329
4330         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
4331         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
4332             Op1 == ConstantBool::True &&
4333             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
4334           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
4335           return BinaryOperator::createXor(New,
4336                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
4337         }
4338         break;
4339       case Instruction::Shl:
4340         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
4341         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
4342         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
4343         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
4344         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
4345             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
4346           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4347           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
4348         }
4349         break;
4350       case Instruction::Shr:
4351         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
4352         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
4353         // simplifications.
4354         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
4355             isa<ConstantInt>(Op1)) {
4356           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
4357           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
4358             // Convert to unsigned.
4359             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
4360                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
4361             // Insert the new shift, which is now unsigned.
4362             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
4363                                                    Op1, Src->getName()), CI);
4364             return new CastInst(N1, CI.getType());
4365           }
4366         }
4367         break;
4368
4369       case Instruction::SetNE:
4370         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4371           if (Op1C->getRawValue() == 0) {
4372             // If the input only has the low bit set, simplify directly.
4373             Constant *Not1 =
4374               ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
4375             // cast (X != 0) to int  --> X if X&~1 == 0
4376             if (MaskedValueIsZero(Op0,
4377                                cast<ConstantIntegral>(Not1)->getZExtValue())) {
4378               if (CI.getType() == Op0->getType())
4379                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
4380               else
4381                 return new CastInst(Op0, CI.getType());
4382             }
4383
4384             // If the input is an and with a single bit, shift then simplify.
4385             ConstantInt *AndRHS;
4386             if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
4387               if (AndRHS->getRawValue() &&
4388                   (AndRHS->getRawValue() & (AndRHS->getRawValue()-1)) == 0) {
4389                 unsigned ShiftAmt = Log2_64(AndRHS->getRawValue());
4390                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
4391                 // unsigned if it is signed.
4392                 Value *In = Op0;
4393                 if (In->getType()->isSigned())
4394                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
4395                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
4396                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
4397                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
4398                                       ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
4399                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
4400                 if (CI.getType() == In->getType())
4401                   return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
4402                 else
4403                   return new CastInst(In, CI.getType());
4404               }
4405           }
4406         }
4407         break;
4408       case Instruction::SetEQ:
4409         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
4410         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
4411         // cast to integer to avoid the comparison.
4412         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4413           // Is Op1C a power of two or zero?
4414           if ((Op1C->getRawValue() & Op1C->getRawValue()-1) == 0) {
4415             // cast (X == 1) to int -> X iff X has only the low bit set.
4416             if (Op1C->getRawValue() == 1) {
4417               Constant *Not1 =
4418                 ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
4419               if (MaskedValueIsZero(Op0,
4420                               cast<ConstantIntegral>(Not1)->getZExtValue())) {
4421                 if (CI.getType() == Op0->getType())
4422                   return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
4423                 else
4424                   return new CastInst(Op0, CI.getType());
4425               }
4426             }
4427           }
4428         }
4429         break;
4430       }
4431     }
4432
4433   return 0;
4434 }
4435
4436 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
4437 ///   %C = or %A, %B
4438 ///   %D = select %cond, %C, %A
4439 /// into:
4440 ///   %C = select %cond, %B, 0
4441 ///   %D = or %A, %C
4442 ///
4443 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
4444 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
4445 /// equal the other incoming value of the select.
4446 ///
4447 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
4448   switch (I->getOpcode()) {
4449   case Instruction::Add:
4450   case Instruction::Mul:
4451   case Instruction::And:
4452   case Instruction::Or:
4453   case Instruction::Xor:
4454     return 3;              // Can fold through either operand.
4455   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
4456   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
4457   case Instruction::Shr:
4458     return 1;
4459   default:
4460     return 0;              // Cannot fold
4461   }
4462 }
4463
4464 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
4465 /// function, return the identity constant that goes into the select.
4466 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
4467   switch (I->getOpcode()) {
4468   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
4469   case Instruction::Add:
4470   case Instruction::Sub:
4471   case Instruction::Or:
4472   case Instruction::Xor:
4473     return Constant::getNullValue(I->getType());
4474   case Instruction::Shl:
4475   case Instruction::Shr:
4476     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
4477   case Instruction::And:
4478     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
4479   case Instruction::Mul:
4480     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
4481   }
4482 }
4483
4484 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
4485 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
4486 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
4487                                           Instruction *FI) {
4488   if (TI->getNumOperands() == 1) {
4489     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
4490     // merge.
4491     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
4492       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
4493         return 0;
4494     } else {
4495       return 0;  // unknown unary op.
4496     }
4497
4498     // Fold this by inserting a select from the input values.
4499     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
4500                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
4501     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4502     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
4503   }
4504
4505   // Only handle binary operators here.
4506   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
4507     return 0;
4508
4509   // Figure out if the operations have any operands in common.
4510   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
4511   bool MatchIsOpZero;
4512   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
4513     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4514     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4515     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4516     MatchIsOpZero = true;
4517   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
4518     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4519     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4520     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4521     MatchIsOpZero = false;
4522   } else if (!TI->isCommutative()) {
4523     return 0;
4524   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
4525     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4526     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4527     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4528     MatchIsOpZero = true;
4529   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
4530     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4531     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4532     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4533     MatchIsOpZero = true;
4534   } else {
4535     return 0;
4536   }
4537
4538   // If we reach here, they do have operations in common.
4539   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
4540                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
4541   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4542
4543   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
4544     if (MatchIsOpZero)
4545       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
4546     else
4547       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
4548   } else {
4549     if (MatchIsOpZero)
4550       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
4551     else
4552       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
4553   }
4554 }
4555
4556 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
4557   Value *CondVal = SI.getCondition();
4558   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
4559   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
4560
4561   // select true, X, Y  -> X
4562   // select false, X, Y -> Y
4563   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
4564     if (C == ConstantBool::True)
4565       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4566     else {
4567       assert(C == ConstantBool::False);
4568       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4569     }
4570
4571   // select C, X, X -> X
4572   if (TrueVal == FalseVal)
4573     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4574
4575   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
4576     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4577   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
4578     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4579   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
4580     if (isa<Constant>(TrueVal))
4581       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4582     else
4583       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4584   }
4585
4586   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
4587     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
4588       if (C == ConstantBool::True) {
4589         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
4590         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
4591       } else {
4592         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
4593         Value *NotCond =
4594           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4595                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4596         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
4597       }
4598     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
4599       if (C == ConstantBool::False) {
4600         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
4601         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
4602       } else {
4603         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
4604         Value *NotCond =
4605           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4606                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4607         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
4608       }
4609     }
4610
4611   // Selecting between two integer constants?
4612   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
4613     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
4614       // select C, 1, 0 -> cast C to int
4615       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
4616         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
4617       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
4618         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
4619         Value *NotCond =
4620           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4621                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
4622         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
4623       }
4624
4625       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
4626       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
4627       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
4628       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
4629       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
4630         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
4631           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
4632                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
4633               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
4634               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
4635             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
4636               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
4637                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
4638                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
4639                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
4640                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
4641                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
4642                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
4643                 // false val is the zero.
4644                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
4645                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
4646                 Value *V = ICA;
4647                 if (ShouldNotVal)
4648                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
4649                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
4650                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
4651               }
4652     }
4653
4654   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
4655   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
4656     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
4657       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
4658       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4659         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4660       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
4661       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4662         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4663       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4664
4665     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
4666       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
4667       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4668         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4669       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
4670       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4671         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4672       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4673     }
4674   }
4675
4676   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4677     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4678       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
4679         bool isInverse = false;
4680         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
4681
4682         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
4683         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
4684           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
4685             return IV;
4686
4687         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
4688         // even legal for FP.
4689         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4690             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4691           AddOp = FI; SubOp = TI;
4692         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4693                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4694           AddOp = TI; SubOp = FI;
4695         }
4696
4697         if (AddOp) {
4698           Value *OtherAddOp = 0;
4699           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
4700             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
4701           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
4702             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
4703           }
4704
4705           if (OtherAddOp) {
4706             // So at this point we know we have:
4707             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
4708             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
4709             // a constant.
4710             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
4711                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4712               Value *NegVal;
4713               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4714                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
4715               } else {
4716                 NegVal = InsertNewInstBefore(
4717                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
4718               }
4719
4720               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
4721               Value *NewFalseOp = NegVal;
4722               if (AddOp != TI)
4723                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
4724               Instruction *NewSel =
4725                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
4726
4727               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4728               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
4729             }
4730           }
4731         }
4732       }
4733
4734   // See if we can fold the select into one of our operands.
4735   if (SI.getType()->isInteger()) {
4736     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
4737     // transformation we are doing here.
4738     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4739       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
4740           !isa<Constant>(FalseVal))
4741         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
4742           unsigned OpToFold = 0;
4743           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
4744             OpToFold = 1;
4745           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
4746             OpToFold = 2;
4747           }
4748
4749           if (OpToFold) {
4750             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
4751             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
4752             Instruction *NewSel =
4753               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
4754                              Name);
4755             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4756             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
4757               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4758             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
4759               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4760             else {
4761               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4762             }
4763           }
4764         }
4765
4766     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4767       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
4768           !isa<Constant>(TrueVal))
4769         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
4770           unsigned OpToFold = 0;
4771           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
4772             OpToFold = 1;
4773           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
4774             OpToFold = 2;
4775           }
4776
4777           if (OpToFold) {
4778             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
4779             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
4780             Instruction *NewSel =
4781               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
4782                              Name);
4783             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4784             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
4785               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4786             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
4787               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4788             else {
4789               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4790             }
4791           }
4792         }
4793   }
4794
4795   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
4796     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
4797     SI.setOperand(1, FalseVal);
4798     SI.setOperand(2, TrueVal);
4799     return &SI;
4800   }
4801
4802   return 0;
4803 }
4804
4805
4806 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding
4807 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
4808 /// the heavy lifting.
4809 ///
4810 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
4811   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
4812   if (!II) return visitCallSite(&CI);
4813
4814   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
4815   // visitCallSite.
4816   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
4817     bool Changed = false;
4818
4819     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
4820     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
4821       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
4822
4823       // FIXME: Increase alignment here.
4824
4825       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
4826         if (CI->getRawValue() == 1) {
4827           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
4828           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
4829           // alignment is sufficient.
4830         }
4831     }
4832
4833     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
4834     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
4835     // into a call to memcpy.
4836     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II))
4837       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
4838         if (GVSrc->isConstant()) {
4839           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
4840           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
4841                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
4842           CI.setOperand(0, MemCpy);
4843           Changed = true;
4844         }
4845
4846     if (Changed) return II;
4847   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(II)) {
4848     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
4849     // stoppoint in the chain, it is not needed.
4850     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
4851         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
4852       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
4853           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
4854         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
4855         return EraseInstFromFunction(CI);
4856       }
4857   } else {
4858     switch (II->getIntrinsicID()) {
4859     default: break;
4860     case Intrinsic::stackrestore: {
4861       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
4862       // happen when variable allocas are DCE'd.
4863       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
4864         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
4865           BasicBlock::iterator BI = SS;
4866           if (&*++BI == II)
4867             return EraseInstFromFunction(CI);
4868         }
4869       }
4870
4871       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
4872       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
4873       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
4874       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
4875         BasicBlock::iterator BI = II;
4876         bool CannotRemove = false;
4877         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
4878           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
4879               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
4880             CannotRemove = true;
4881             break;
4882           }
4883         }
4884         if (!CannotRemove)
4885           return EraseInstFromFunction(CI);
4886       }
4887       break;
4888     }
4889     }
4890   }
4891
4892   return visitCallSite(II);
4893 }
4894
4895 // InvokeInst simplification
4896 //
4897 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
4898   return visitCallSite(&II);
4899 }
4900
4901 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
4902 //
4903 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
4904   bool Changed = false;
4905
4906   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
4907   // to the arguments of the call/invoke.
4908   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
4909
4910   Value *Callee = CS.getCalledValue();
4911
4912   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
4913     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
4914       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
4915       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
4916       // be unreachable, as the call is undefined.
4917       new StoreInst(ConstantBool::True,
4918                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
4919       if (!OldCall->use_empty())
4920         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
4921       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
4922         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
4923       return 0;
4924     }
4925
4926   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
4927     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
4928     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
4929     // that we can't modify the CFG here.
4930     new StoreInst(ConstantBool::True,
4931                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
4932                   CS.getInstruction());
4933
4934     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
4935       CS.getInstruction()->
4936         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
4937
4938     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
4939       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
4940       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4941                      ConstantBool::True, II);
4942     }
4943     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
4944   }
4945
4946   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
4947   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
4948   if (FTy->isVarArg()) {
4949     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
4950     // the call.
4951     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
4952            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
4953       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
4954         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
4955         // area, we can eliminate the use of the cast.
4956         Value *Op = CI->getOperand(0);
4957         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
4958           *I = Op;
4959           Changed = true;
4960         }
4961       }
4962   }
4963
4964   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
4965 }
4966
4967 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
4968 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
4969 //
4970 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
4971   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
4972   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
4973   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
4974     return false;
4975   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
4976   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
4977
4978   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
4979   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
4980   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
4981   //
4982   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
4983   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
4984
4985   // Check to see if we are changing the return type...
4986   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
4987     if (Callee->isExternal() &&
4988         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
4989         !Caller->use_empty())
4990       return false;   // Cannot transform this return value...
4991
4992     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
4993     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
4994     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
4995     // the critical edge).  Bail out in this case.
4996     if (!Caller->use_empty())
4997       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
4998         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
4999              UI != E; ++UI)
5000           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
5001             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
5002                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
5003               return false;
5004   }
5005
5006   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
5007   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
5008
5009   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
5010   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
5011     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5012     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
5013     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
5014   }
5015
5016   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
5017       Callee->isExternal())
5018     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
5019
5020   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
5021   // inserting cast instructions as necessary...
5022   std::vector<Value*> Args;
5023   Args.reserve(NumActualArgs);
5024
5025   AI = CS.arg_begin();
5026   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
5027     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5028     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
5029       Args.push_back(*AI);
5030     } else {
5031       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
5032                                          *Caller));
5033     }
5034   }
5035
5036   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
5037   // now...
5038   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
5039     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
5040
5041   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
5042   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
5043     if (!FT->isVarArg()) {
5044       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
5045                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
5046     } else {
5047       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
5048       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
5049         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
5050         if (PTy != (*AI)->getType()) {
5051           // Must promote to pass through va_arg area!
5052           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
5053           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
5054           Args.push_back(Cast);
5055         } else {
5056           Args.push_back(*AI);
5057         }
5058       }
5059     }
5060
5061   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
5062     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
5063
5064   Instruction *NC;
5065   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5066     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
5067                         Args, Caller->getName(), Caller);
5068     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
5069   } else {
5070     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
5071     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
5072       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
5073    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
5074   }
5075
5076   // Insert a cast of the return type as necessary...
5077   Value *NV = NC;
5078   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
5079     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
5080       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
5081
5082       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
5083       // non-phi, instruction in the normal successor block.
5084       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5085         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
5086         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
5087         InsertNewInstBefore(NC, *I);
5088       } else {
5089         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
5090         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
5091       }
5092       AddUsersToWorkList(*Caller);
5093     } else {
5094       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
5095     }
5096   }
5097
5098   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
5099     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
5100   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
5101   removeFromWorkList(Caller);
5102   return true;
5103 }
5104
5105
5106 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
5107 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
5108 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
5109 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
5110   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
5111
5112   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
5113   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
5114   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
5115   // code size and simplifying code.
5116   Constant *ConstantOp = 0;
5117   const Type *CastSrcTy = 0;
5118   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
5119     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
5120   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
5121     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
5122     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
5123     if (ConstantOp == 0) return 0;
5124   } else {
5125     return 0;  // Cannot fold this operation.
5126   }
5127
5128   // Check to see if all arguments are the same operation.
5129   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5130     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
5131     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
5132     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
5133       return 0;
5134     if (CastSrcTy) {
5135       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
5136         return 0;  // Cast operation must match.
5137     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
5138       return 0;
5139     }
5140   }
5141
5142   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
5143   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
5144   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
5145                                PN.getName()+".in");
5146   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
5147
5148   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
5149   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
5150
5151   // Add all operands to the new PHI.
5152   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5153     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
5154     if (NewInVal != InVal)
5155       InVal = 0;
5156     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
5157   }
5158
5159   Value *PhiVal;
5160   if (InVal) {
5161     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
5162     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
5163     PhiVal = InVal;
5164     delete NewPN;
5165   } else {
5166     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
5167     PhiVal = NewPN;
5168   }
5169
5170   // Insert and return the new operation.
5171   if (isa<CastInst>(FirstInst))
5172     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
5173   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
5174     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
5175   else
5176     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
5177                          PhiVal, ConstantOp);
5178 }
5179
5180 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
5181 /// that is dead.
5182 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
5183   if (PN->use_empty()) return true;
5184   if (!PN->hasOneUse()) return false;
5185
5186   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
5187   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
5188     return true;
5189
5190   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
5191     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
5192
5193   return false;
5194 }
5195
5196 // PHINode simplification
5197 //
5198 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
5199   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
5200     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
5201
5202   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
5203   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
5204   // constants.
5205   if (PN.hasOneUse())
5206     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
5207       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
5208         bool AllConstant = true;
5209         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5210           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
5211             AllConstant = false;
5212             break;
5213           }
5214         if (AllConstant) {
5215           // Make a new PHI with all casted values.
5216           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
5217           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5218             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
5219             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
5220                              PN.getIncomingBlock(i));
5221           }
5222
5223           // Update the cast instruction.
5224           CI->setOperand(0, New);
5225           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
5226           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
5227           return &PN;                // PN is now dead!
5228         }
5229       }
5230
5231   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
5232   // reducing code size.
5233   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
5234       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
5235     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
5236       return Result;
5237
5238   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
5239   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
5240   // PHI)... break the cycle.
5241   if (PN.hasOneUse())
5242     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
5243       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
5244       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
5245       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
5246         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
5247     }
5248
5249   return 0;
5250 }
5251
5252 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
5253                                       Instruction *InsertPoint,
5254                                       InstCombiner *IC) {
5255   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
5256   const Type *VTy = V->getType();
5257   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
5258     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
5259     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
5260                                              V->getName()), *InsertPoint);
5261   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
5262                                  *InsertPoint);
5263 }
5264
5265
5266 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
5267   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
5268   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
5269   // If so, eliminate the noop.
5270   if (GEP.getNumOperands() == 1)
5271     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5272
5273   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
5274     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
5275
5276   bool HasZeroPointerIndex = false;
5277   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
5278     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
5279
5280   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
5281     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5282
5283   // Eliminate unneeded casts for indices.
5284   bool MadeChange = false;
5285   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5286   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
5287     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
5288       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
5289         Value *Src = CI->getOperand(0);
5290         const Type *SrcTy = Src->getType();
5291         const Type *DestTy = CI->getType();
5292         if (Src->getType()->isInteger()) {
5293           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
5294                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
5295             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
5296             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
5297             // 32-bit pointer platforms.
5298             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
5299               MadeChange = true;
5300               GEP.setOperand(i, Src);
5301             }
5302           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
5303                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
5304             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
5305             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
5306             // pointer target.
5307             if (SrcTy->isSigned() ||
5308                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
5309               MadeChange = true;
5310               GEP.setOperand(i, Src);
5311             }
5312           }
5313         }
5314       }
5315       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
5316       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
5317       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
5318       // obvious.
5319       Value *Op = GEP.getOperand(i);
5320       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
5321         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5322           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
5323                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
5324           MadeChange = true;
5325         } else {
5326           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
5327                                                 Op->getName()), GEP);
5328           GEP.setOperand(i, Op);
5329           MadeChange = true;
5330         }
5331
5332       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
5333       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
5334       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
5335         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
5336                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
5337         MadeChange = true;
5338       }
5339     }
5340   if (MadeChange) return &GEP;
5341
5342   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
5343   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
5344   // getelementptr instructions into a single instruction.
5345   //
5346   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
5347   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
5348     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
5349
5350   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
5351     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
5352     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
5353     // avoids us creating a TON of code in some cases.
5354     //
5355     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
5356         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
5357       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
5358
5359     std::vector<Value *> Indices;
5360
5361     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
5362     bool EndsWithSequential = false;
5363     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
5364            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
5365       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
5366
5367     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
5368     if (EndsWithSequential) {
5369       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
5370       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
5371       //
5372       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
5373       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
5374         Sum = GO1;
5375       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
5376         Sum = SO1;
5377       } else {
5378         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
5379         // target's pointer size.
5380         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
5381           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
5382             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
5383           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
5384             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
5385           } else {
5386             unsigned PS = TD->getPointerSize();
5387             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5388               // Convert GO1 to SO1's type.
5389               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
5390
5391             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5392               // Convert SO1 to GO1's type.
5393               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
5394             } else {
5395               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
5396               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
5397               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
5398             }
5399           }
5400         }
5401         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
5402           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
5403         else {
5404           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
5405           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
5406         }
5407       }
5408
5409       // Recycle the GEP we already have if possible.
5410       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
5411         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
5412         GEP.setOperand(1, Sum);
5413         return &GEP;
5414       } else {
5415         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5416                        SrcGEPOperands.end()-1);
5417         Indices.push_back(Sum);
5418         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
5419       }
5420     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
5421                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
5422                SrcGEPOperands.size() != 1) {
5423       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
5424       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5425                      SrcGEPOperands.end());
5426       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
5427     }
5428
5429     if (!Indices.empty())
5430       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
5431
5432   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
5433     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
5434     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
5435
5436     // Scan for nonconstants...
5437     std::vector<Constant*> Indices;
5438     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
5439     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
5440       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
5441
5442     if (I == E) {  // If they are all constants...
5443       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
5444
5445       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
5446       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
5447     }
5448   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
5449     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
5450       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
5451     } else if (HasZeroPointerIndex) {
5452       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
5453       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
5454       //
5455       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
5456       //
5457       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
5458       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
5459       if (const ArrayType *XATy =
5460           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
5461         if (const ArrayType *CATy =
5462             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
5463           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
5464             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
5465             // to an array of the same type as the destination pointer
5466             // array.  Because the array type is never stepped over (there
5467             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
5468             GEP.setOperand(0, X);
5469             return &GEP;
5470           }
5471     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
5472       // Transform things like:
5473       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
5474       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
5475       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
5476       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
5477       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
5478           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
5479           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
5480         Value *V = InsertNewInstBefore(
5481                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
5482                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
5483         return new CastInst(V, GEP.getType());
5484       }
5485
5486       // Transform things like:
5487       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
5488       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
5489       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
5490
5491       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
5492           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
5493         uint64_t ArrayEltSize =
5494             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
5495
5496         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
5497         // allow either a mul, shift, or constant here.
5498         Value *NewIdx = 0;
5499         ConstantInt *Scale = 0;
5500         if (ArrayEltSize == 1) {
5501           NewIdx = GEP.getOperand(1);
5502           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
5503         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
5504           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
5505           Scale = CI;
5506         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
5507           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
5508               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
5509             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
5510             if (Inst->getType()->isSigned())
5511               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
5512             else
5513               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
5514             NewIdx = Inst->getOperand(0);
5515           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
5516                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
5517             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
5518             NewIdx = Inst->getOperand(0);
5519           }
5520         }
5521
5522         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
5523         // out, perform the transformation.
5524         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
5525           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
5526             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
5527                                       (int64_t)C->getRawValue() /
5528                                       (int64_t)ArrayEltSize);
5529           else
5530             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
5531                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
5532           if (Scale->getRawValue() != 1) {
5533             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
5534             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
5535             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
5536           }
5537
5538           // Insert the new GEP instruction.
5539           Instruction *Idx =
5540             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
5541                                   NewIdx, GEP.getName());
5542           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
5543           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
5544         }
5545       }
5546     }
5547   }
5548
5549   return 0;
5550 }
5551
5552 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
5553   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
5554   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
5555     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
5556       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
5557       AllocationInst *New = 0;
5558
5559       // Create and insert the replacement instruction...
5560       if (isa<MallocInst>(AI))
5561         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
5562       else {
5563         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
5564         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
5565       }
5566
5567       InsertNewInstBefore(New, AI);
5568
5569       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
5570       // allocas if possible...
5571       //
5572       BasicBlock::iterator It = New;
5573       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
5574
5575       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
5576       // insert our getelementptr instruction...
5577       //
5578       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
5579       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
5580                                        New->getName()+".sub", It);
5581
5582       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
5583       // allocation.
5584       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
5585     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
5586       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
5587     }
5588
5589   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
5590   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
5591   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
5592   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
5593       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
5594     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
5595
5596   return 0;
5597 }
5598
5599 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
5600   Value *Op = FI.getOperand(0);
5601
5602   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
5603   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5604     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
5605       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
5606       return &FI;
5607     }
5608
5609   // free undef -> unreachable.
5610   if (isa<UndefValue>(Op)) {
5611     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
5612     new StoreInst(ConstantBool::True,
5613                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
5614     return EraseInstFromFunction(FI);
5615   }
5616
5617   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
5618   // when lots of inlining happens.
5619   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
5620     return EraseInstFromFunction(FI);
5621
5622   return 0;
5623 }
5624
5625
5626 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
5627 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
5628   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
5629   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5630
5631   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5632   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5633     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5634
5635     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5636       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5637       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5638       // constants.
5639       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5640         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5641           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5642             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5643             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5644             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5645             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5646           }
5647
5648       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5649           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
5650           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
5651           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
5652           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5653                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5654
5655         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5656         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
5657         // the result of the loaded value.
5658         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
5659                                                              CI->getName(),
5660                                                          LI.isVolatile()),LI);
5661         // Now cast the result of the load.
5662         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
5663       }
5664     }
5665   }
5666   return 0;
5667 }
5668
5669 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
5670 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
5671 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
5672 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
5673 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
5674   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
5675   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
5676
5677   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
5678   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
5679   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
5680   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
5681   // the load entirely).
5682   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
5683
5684   while (BBI != E) {
5685     --BBI;
5686
5687     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
5688       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
5689     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5690       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
5691
5692   }
5693   return false;
5694 }
5695
5696 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
5697   Value *Op = LI.getOperand(0);
5698
5699   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
5700   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5701     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5702       return Res;
5703
5704   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
5705   if (LI.isVolatile()) return 0;
5706
5707   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
5708     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
5709     // If the instruction immediately before this is a store to the same
5710     // address, do a simple form of store->load forwarding.
5711     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5712       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
5713         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
5714     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
5715       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
5716         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
5717   }
5718
5719   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
5720     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
5721         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
5722       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5723       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5724       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5725       // CFG.
5726       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5727                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5728       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5729     }
5730
5731   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5732     // load null/undef -> undef
5733     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
5734       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
5735       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
5736       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
5737       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5738                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5739       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5740     }
5741
5742     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
5743     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
5744       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5745         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
5746
5747     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
5748     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
5749       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
5750         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
5751           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5752             if (Constant *V =
5753                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
5754               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
5755         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
5756           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5757           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5758           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5759           // CFG.
5760           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5761                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5762           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5763         }
5764
5765       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
5766         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5767           return Res;
5768       }
5769   }
5770
5771   if (Op->hasOneUse()) {
5772     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
5773     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
5774     // exposes redundancy in the code.
5775     //
5776     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
5777     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
5778     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
5779     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
5780     // unconditionally.
5781     //
5782     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
5783       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
5784       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
5785           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
5786         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
5787                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
5788         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
5789                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
5790         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
5791       }
5792
5793       // load (select (cond, null, P)) -> load P
5794       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
5795         if (C->isNullValue()) {
5796           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
5797           return &LI;
5798         }
5799
5800       // load (select (cond, P, null)) -> load P
5801       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
5802         if (C->isNullValue()) {
5803           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
5804           return &LI;
5805         }
5806
5807     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
5808       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
5809       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
5810
5811       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
5812       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
5813       // loaded from the PHI.
5814       if (Safe) {
5815         BasicBlock::iterator I = &LI;
5816         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
5817           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
5818             Safe = false;
5819             break;
5820           }
5821       }
5822
5823       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
5824         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
5825                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
5826           Safe = false;
5827
5828       if (Safe) {
5829         // Create the PHI.
5830         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
5831         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
5832         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
5833
5834         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5835           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
5836           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
5837           if (TheLoad == 0) {
5838             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
5839             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
5840                                                        InVal->getName()+".val"),
5841                                           *BB->getTerminator());
5842           }
5843           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
5844         }
5845         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
5846       }
5847     }
5848   }
5849   return 0;
5850 }
5851
5852 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
5853 /// when possible.
5854 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
5855   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
5856   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5857
5858   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5859   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5860     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5861
5862     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5863       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5864       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5865       // constants.
5866       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5867         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5868           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5869             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5870             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5871             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5872             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5873           }
5874
5875       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5876           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5877                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5878
5879         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5880         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
5881         // the value to be stored.
5882         Value *NewCast;
5883         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
5884           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
5885         else
5886           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
5887                                                         SrcPTy,
5888                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
5889
5890         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
5891       }
5892     }
5893   }
5894   return 0;
5895 }
5896
5897 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
5898   Value *Val = SI.getOperand(0);
5899   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
5900
5901   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
5902     EraseInstFromFunction(SI);
5903     ++NumCombined;
5904     return 0;
5905   }
5906
5907   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
5908   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
5909   // situation often occurs with bitfield accesses.
5910   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
5911   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
5912        --ScanInsts) {
5913     --BBI;
5914
5915     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
5916       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
5917       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
5918         ++NumDeadStore;
5919         ++BBI;
5920         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
5921         continue;
5922       }
5923       break;
5924     }
5925
5926     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
5927     if (BBI->mayWriteToMemory() || isa<LoadInst>(BBI))
5928       break;
5929   }
5930
5931
5932   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
5933
5934   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
5935   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
5936     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
5937       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
5938       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
5939         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
5940       ++NumCombined;
5941     }
5942     return 0;  // Do not modify these!
5943   }
5944
5945   // store undef, Ptr -> noop
5946   if (isa<UndefValue>(Val)) {
5947     EraseInstFromFunction(SI);
5948     ++NumCombined;
5949     return 0;
5950   }
5951
5952   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
5953   // source instead.
5954   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
5955     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5956       return Res;
5957   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
5958     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
5959       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5960         return Res;
5961
5962
5963   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
5964   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
5965   BBI = &SI; ++BBI;
5966   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
5967     if (BI->isUnconditional()) {
5968       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
5969       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
5970       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
5971       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
5972
5973       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
5974       BasicBlock *Other = 0;
5975       if (*PI != BI->getParent())
5976         Other = *PI;
5977       ++PI;
5978       if (PI != pred_end(Dest)) {
5979         if (*PI != BI->getParent())
5980           if (Other)
5981             Other = 0;
5982           else
5983             Other = *PI;
5984         if (++PI != pred_end(Dest))
5985           Other = 0;
5986       }
5987       if (Other) {  // If only one other pred...
5988         BBI = Other->getTerminator();
5989         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
5990         // there is an instruction before the branch.
5991         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
5992             BBI != Other->begin()) {
5993           --BBI;
5994           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
5995
5996           // If this instruction is a store to the same location.
5997           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
5998             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
5999             // node now if we need it.
6000             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
6001             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
6002               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
6003               PN->reserveOperandSpace(2);
6004               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
6005               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
6006               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
6007             }
6008
6009             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
6010             // insert it.
6011             BBI = Dest->begin();
6012             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
6013             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
6014                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
6015
6016             // Nuke the old stores.
6017             EraseInstFromFunction(SI);
6018             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
6019             ++NumCombined;
6020             return 0;
6021           }
6022         }
6023       }
6024     }
6025
6026   return 0;
6027 }
6028
6029
6030 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
6031   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
6032   Value *X = 0;
6033   BasicBlock *TrueDest;
6034   BasicBlock *FalseDest;
6035   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
6036       !isa<Constant>(X)) {
6037     // Swap Destinations and condition...
6038     BI.setCondition(X);
6039     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6040     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6041     return &BI;
6042   }
6043
6044   // Cannonicalize setne -> seteq
6045   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
6046   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
6047                       TrueDest, FalseDest)))
6048     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
6049          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
6050       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
6051       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
6052       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
6053       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
6054       // Swap Destinations and condition...
6055       BI.setCondition(NewSCC);
6056       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6057       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6058       removeFromWorkList(I);
6059       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6060       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
6061       return &BI;
6062     }
6063
6064   return 0;
6065 }
6066
6067 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
6068   Value *Cond = SI.getCondition();
6069   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
6070     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
6071       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6072         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
6073         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
6074           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
6075                                                 AddRHS));
6076         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
6077         WorkList.push_back(I);
6078         return &SI;
6079       }
6080   }
6081   return 0;
6082 }
6083
6084 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
6085   if (ConstantAggregateZero *C =
6086       dyn_cast<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0))) {
6087     // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0
6088     const Type *Ty = cast<PackedType>(C->getType())->getElementType();
6089     EI.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Ty));
6090     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(Ty));
6091   }
6092   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(EI.getOperand(0))) {
6093     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
6094     // with that operand
6095     Constant *op0 = cast<Constant>(C->getOperand(0));
6096     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
6097       if (C->getOperand(i) != op0) return 0;
6098     return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
6099   }
6100   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0)))
6101     if (I->hasOneUse()) {
6102       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
6103       // profitable to do so
6104       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
6105         if (!isa<Constant>(BO->getOperand(0)) &&
6106             !isa<Constant>(BO->getOperand(1)))
6107           return 0;
6108         ExtractElementInst *newEI0 =
6109           new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
6110                                  EI.getName());
6111         ExtractElementInst *newEI1 =
6112           new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
6113                                  EI.getName());
6114         InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
6115         InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
6116         return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
6117       }
6118       switch(I->getOpcode()) {
6119       case Instruction::Load: {
6120         Value *Ptr = InsertCastBefore(I->getOperand(0),
6121                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
6122         GetElementPtrInst *GEP =
6123           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1),
6124                                 I->getName() + ".gep");
6125         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
6126         return new LoadInst(GEP);
6127       }
6128       default:
6129         return 0;
6130       }
6131     }
6132   return 0;
6133 }
6134
6135
6136 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
6137   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
6138                  WorkList.end());
6139 }
6140
6141
6142 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
6143 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
6144 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
6145 /// end of its block.
6146 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
6147   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
6148
6149   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
6150   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
6151
6152   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
6153   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
6154     return false;
6155
6156   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
6157   // the end of block that could change the value.
6158   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6159     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
6160          Scan != E; ++Scan)
6161       if (Scan->mayWriteToMemory())
6162         return false;
6163   }
6164
6165   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
6166   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
6167
6168   I->moveBefore(InsertPos);
6169   ++NumSunkInst;
6170   return true;
6171 }
6172
6173 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
6174   bool Changed = false;
6175   TD = &getAnalysis<TargetData>();
6176
6177   {
6178     // Populate the worklist with the reachable instructions.
6179     std::set<BasicBlock*> Visited;
6180     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
6181            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
6182       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
6183         WorkList.push_back(I);
6184
6185     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
6186     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
6187     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
6188     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
6189       if (!Visited.count(BB)) {
6190         Instruction *Term = BB->getTerminator();
6191         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
6192           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
6193
6194           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6195           ++NumDeadInst;
6196
6197           if (!I->use_empty())
6198             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
6199           I->eraseFromParent();
6200         }
6201       }
6202   }
6203
6204   while (!WorkList.empty()) {
6205     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
6206     WorkList.pop_back();
6207
6208     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
6209     // Check to see if we can DIE the instruction...
6210     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6211       // Add operands to the worklist...
6212       if (I->getNumOperands() < 4)
6213         AddUsesToWorkList(*I);
6214       ++NumDeadInst;
6215
6216       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6217
6218       I->eraseFromParent();
6219       removeFromWorkList(I);
6220       continue;
6221     }
6222
6223     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
6224     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
6225       Value* Ptr = I->getOperand(0);
6226       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
6227           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
6228           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
6229           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
6230         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
6231         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
6232         bool isFoldableGEP = true;
6233         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6234           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
6235             isFoldableGEP = false;
6236         if (isFoldableGEP) {
6237           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
6238                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
6239           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
6240           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
6241           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
6242         }
6243       }
6244
6245       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
6246
6247       // Add operands to the worklist...
6248       AddUsesToWorkList(*I);
6249       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
6250
6251       ++NumConstProp;
6252       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6253       removeFromWorkList(I);
6254       continue;
6255     }
6256
6257     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
6258     if (I->hasOneUse()) {
6259       BasicBlock *BB = I->getParent();
6260       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
6261       if (UserParent != BB) {
6262         bool UserIsSuccessor = false;
6263         // See if the user is one of our successors.
6264         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
6265           if (*SI == UserParent) {
6266             UserIsSuccessor = true;
6267             break;
6268           }
6269
6270         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
6271         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
6272         // otherwise), we can keep going.
6273         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
6274             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
6275           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
6276           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
6277       }
6278     }
6279
6280     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
6281     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
6282       ++NumCombined;
6283       // Should we replace the old instruction with a new one?
6284       if (Result != I) {
6285         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
6286                         << "    New = " << *Result);
6287
6288         // Everything uses the new instruction now.
6289         I->replaceAllUsesWith(Result);
6290
6291         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
6292         WorkList.push_back(Result);
6293         AddUsersToWorkList(*Result);
6294
6295         // Move the name to the new instruction first...
6296         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
6297         Result->setName(OldName);
6298
6299         // Insert the new instruction into the basic block...
6300         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
6301         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
6302
6303         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
6304           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
6305             ++InsertPos;
6306
6307         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
6308
6309         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
6310         // use counts.
6311         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6312           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6313             WorkList.push_back(OpI);
6314
6315         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
6316         // we do not process an instruction that has been deleted.
6317         removeFromWorkList(I);
6318
6319         // Erase the old instruction.
6320         InstParent->getInstList().erase(I);
6321       } else {
6322         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
6323
6324         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
6325         // if so, remove it.
6326         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6327           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
6328           // use counts.
6329           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6330             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6331               WorkList.push_back(OpI);
6332
6333           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
6334           // occurrences of this instruction.
6335           removeFromWorkList(I);
6336           I->eraseFromParent();
6337         } else {
6338           WorkList.push_back(Result);
6339           AddUsersToWorkList(*Result);
6340         }
6341       }
6342       Changed = true;
6343     }
6344   }
6345
6346   return Changed;
6347 }
6348
6349 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
6350   return new InstCombiner();
6351 }
6352