For PR1195:
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add 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. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/Debug.h"
48 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
50 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
52 #include "llvm/Support/Compiler.h"
53 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
54 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
55 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
56 #include <algorithm>
57 #include <set>
58 using namespace llvm;
59 using namespace llvm::PatternMatch;
60
61 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
62 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
63 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
64 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
65 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
66
67 namespace {
68   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
69     : public FunctionPass,
70       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
71     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
72     std::vector<Instruction*> WorkList;
73     TargetData *TD;
74
75     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
76     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
77     /// now.
78     ///
79     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
80       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
81            UI != UE; ++UI)
82         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
83     }
84
85     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
86     /// the work lists because they might get more simplified now.
87     ///
88     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
89       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
90         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
91           WorkList.push_back(Op);
92     }
93     
94     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
95     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
96     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
97     ///
98     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
99     ///
100     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
101       Value *R = I.getOperand(op);
102       
103       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
104         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
105           WorkList.push_back(Op);
106           // Set the operand to undef to drop the use.
107           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
108         }
109       
110       return R;
111     }
112
113     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
114     void removeFromWorkList(Instruction *I);
115   public:
116     virtual bool runOnFunction(Function &F);
117
118     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
119       AU.addRequired<TargetData>();
120       AU.addPreservedID(LCSSAID);
121       AU.setPreservesCFG();
122     }
123
124     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
125
126     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
127     // instruction types.  The semantics are as follows:
128     // Return Value:
129     //    null        - No change was made
130     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
131     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
132     //
133     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
134     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
135     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
136     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
137     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
138     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
139     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
140     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
141     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
142     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
143     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
144     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
145     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
146     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
147     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
148     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
149     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
150     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
151     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
152     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
153     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
154     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
155     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
156
157     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
158                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
159     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
160                                      BinaryOperator &I);
161     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
162     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
163     Instruction *visitTrunc(CastInst &CI);
164     Instruction *visitZExt(CastInst &CI);
165     Instruction *visitSExt(CastInst &CI);
166     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
167     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
168     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
169     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
170     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
171     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
172     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
173     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
174     Instruction *visitBitCast(CastInst &CI);
175     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
176                                 Instruction *FI);
177     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
178     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
179     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
180     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
181     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
182     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
183     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
184     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
185     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
186     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
187     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
188     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
189     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
190     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
191
192     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
193     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
194
195   private:
196     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
197     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
198
199   public:
200     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
201     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
202     //
203     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
204       assert(New && New->getParent() == 0 &&
205              "New instruction already inserted into a basic block!");
206       BasicBlock *BB = Old.getParent();
207       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
208       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
209       return New;
210     }
211
212     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
213     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
214     /// cast.
215     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
216                             Instruction &Pos) {
217       if (V->getType() == Ty) return V;
218
219       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
220         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
221       
222       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
223       WorkList.push_back(C);
224       return C;
225     }
226
227     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
228     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
229     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
230     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
231     // modified.
232     //
233     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
234       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
235       if (&I != V) {
236         I.replaceAllUsesWith(V);
237         return &I;
238       } else {
239         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
240         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
241         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
242         return &I;
243       }
244     }
245
246     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
247     // found to be replacable with another preexisting expression or was
248     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
249     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
250     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
251     //
252     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
253       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
254       if (Old != New)
255         Old->replaceAllUsesWith(New);
256       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
257         WorkList.push_back(I);
258       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
259         WorkList.push_back(I);
260       return true;
261     }
262     
263     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
264     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
265     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
266     // this function.
267     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
268       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
269       AddUsesToWorkList(I);
270       removeFromWorkList(&I);
271       I.eraseFromParent();
272       return 0;  // Don't do anything with FI
273     }
274
275   private:
276     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
277     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
278     /// casts that are known to not do anything...
279     ///
280     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
281                                    Value *V, const Type *DestTy,
282                                    Instruction *InsertBefore);
283
284     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
285     /// commutative operators.
286     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
287
288     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
289     /// most-complex to least-complex order.
290     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
291
292     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask, 
293                               uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
294                               unsigned Depth = 0);
295
296     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
297                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
298       
299     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
300     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
301     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
302     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
303
304     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
305     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
306     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
307     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
308     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
309     
310     
311     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
312                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
313     
314     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
315                               bool isSub, Instruction &I);
316     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
317                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
318     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
319     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
320
321     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
322   };
323
324   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
325 }
326
327 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
328 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
329 static unsigned getComplexity(Value *V) {
330   if (isa<Instruction>(V)) {
331     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
332       return 3;
333     return 4;
334   }
335   if (isa<Argument>(V)) return 3;
336   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
337 }
338
339 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
340 // it.
341 static bool isOnlyUse(Value *V) {
342   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
343 }
344
345 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
346 // though a va_arg area...
347 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
348   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
349     if (ITy->getBitWidth() < 32)
350       return Type::Int32Ty;
351   } else if (Ty == Type::FloatTy)
352     return Type::DoubleTy;
353   return Ty;
354 }
355
356 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
357 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
358 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
359   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
360     return I->getOperand(0);
361   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
362     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
363       return CE->getOperand(0);
364   return 0;
365 }
366
367 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
368 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
369 static Instruction::CastOps 
370 isEliminableCastPair(
371   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
372   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
373   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
374   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
375 ) {
376   
377   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
378   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
379
380   // Get the opcodes of the two Cast instructions
381   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
382   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
383
384   return Instruction::CastOps(
385       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
386                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
387 }
388
389 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
390 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
391 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
392 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
393                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
394   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
395   
396   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
397   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
398     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
399       return false;
400   return true;
401 }
402
403 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
404 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
405 /// casts that are known to not do anything...
406 ///
407 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
408                                              Value *V, const Type *DestTy,
409                                              Instruction *InsertBefore) {
410   if (V->getType() == DestTy) return V;
411   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
412     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
413   
414   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
415 }
416
417 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
418 // operators:
419 //
420 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
421 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
422 //     binary operators.
423 //
424 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
425 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
426 //
427 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
428   bool Changed = false;
429   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
430     Changed = !I.swapOperands();
431
432   if (!I.isAssociative()) return Changed;
433   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
434   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
435     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
436       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
437         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
438                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
439                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
440         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
441         I.setOperand(1, Folded);
442         return true;
443       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
444         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
445             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
446           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
447           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
448
449           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
450           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
451           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
452                                                     Op1->getOperand(0),
453                                                     Op1->getName(), &I);
454           WorkList.push_back(New);
455           I.setOperand(0, New);
456           I.setOperand(1, Folded);
457           return true;
458         }
459     }
460   return Changed;
461 }
462
463 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
464 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
465 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
466 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
467   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
468     return false;
469   I.swapOperands();
470   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
471   return true;
472 }
473
474 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
475 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
476 //
477 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
478   if (BinaryOperator::isNeg(V))
479     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
480
481   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
482   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
483     return ConstantExpr::getNeg(C);
484   return 0;
485 }
486
487 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
488   if (BinaryOperator::isNot(V))
489     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
490
491   // Constants can be considered to be not'ed values...
492   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
493     return ConstantExpr::getNot(C);
494   return 0;
495 }
496
497 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
498 // other computations (because it has a constant operand), return the
499 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
500 // Otherwise, return null.
501 //
502 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
503   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
504     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
505       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
506         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
507           return I->getOperand(0);
508       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
509         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
510           // The multiplier is really 1 << CST.
511           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
512           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
513           return I->getOperand(0);
514         }
515     }
516   return 0;
517 }
518
519 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
520 /// expression, return it.
521 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
522   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
523   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
524     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
525       return cast<User>(V);
526   return false;
527 }
528
529 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
530 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
531   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
532                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
533 }
534 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
535   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
536                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
537 }
538
539 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
540 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
541 /// bitsets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
542 /// processing.
543 static void ComputeMaskedBits(Value *V, uint64_t Mask, uint64_t &KnownZero,
544                               uint64_t &KnownOne, unsigned Depth = 0) {
545   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
546   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
547   // it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
548   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
549   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
550   // this won't lose us code quality.
551   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
552     // We know all of the bits for a constant!
553     KnownOne = CI->getZExtValue() & Mask;
554     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
555     return;
556   }
557
558   KnownZero = KnownOne = 0;   // Don't know anything.
559   if (Depth == 6 || Mask == 0)
560     return;  // Limit search depth.
561
562   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
563   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
564   if (!I) return;
565
566   Mask &= cast<IntegerType>(V->getType())->getBitMask();
567   
568   switch (I->getOpcode()) {
569   case Instruction::And:
570     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
571     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
572     Mask &= ~KnownZero;
573     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
574     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
575     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
576     
577     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
578     KnownOne &= KnownOne2;
579     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
580     KnownZero |= KnownZero2;
581     return;
582   case Instruction::Or:
583     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
584     Mask &= ~KnownOne;
585     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
586     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
587     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
588     
589     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
590     KnownZero &= KnownZero2;
591     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
592     KnownOne |= KnownOne2;
593     return;
594   case Instruction::Xor: {
595     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
596     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
597     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
598     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
599     
600     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
601     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
602     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
603     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
604     KnownZero = KnownZeroOut;
605     return;
606   }
607   case Instruction::Select:
608     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
609     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
610     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
611     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
612
613     // Only known if known in both the LHS and RHS.
614     KnownOne &= KnownOne2;
615     KnownZero &= KnownZero2;
616     return;
617   case Instruction::FPTrunc:
618   case Instruction::FPExt:
619   case Instruction::FPToUI:
620   case Instruction::FPToSI:
621   case Instruction::SIToFP:
622   case Instruction::PtrToInt:
623   case Instruction::UIToFP:
624   case Instruction::IntToPtr:
625     return; // Can't work with floating point or pointers
626   case Instruction::Trunc: 
627     // All these have integer operands
628     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
629     return;
630   case Instruction::BitCast: {
631     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
632     if (SrcTy->isInteger()) {
633       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
634       return;
635     }
636     break;
637   }
638   case Instruction::ZExt:  {
639     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
640     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
641     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
642     uint64_t NewBits = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask() & NotIn;
643       
644     Mask &= SrcTy->getBitMask();
645     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
646     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
647     // The top bits are known to be zero.
648     KnownZero |= NewBits;
649     return;
650   }
651   case Instruction::SExt: {
652     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
653     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
654     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
655     uint64_t NewBits = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask() & NotIn;
656       
657     Mask &= SrcTy->getBitMask();
658     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
659     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
660
661     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
662     // top bits of the result.
663     uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
664     if (KnownZero & InSignBit) {          // Input sign bit known zero
665       KnownZero |= NewBits;
666       KnownOne &= ~NewBits;
667     } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
668       KnownOne |= NewBits;
669       KnownZero &= ~NewBits;
670     } else {                              // Input sign bit unknown
671       KnownZero &= ~NewBits;
672       KnownOne &= ~NewBits;
673     }
674     return;
675   }
676   case Instruction::Shl:
677     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
678     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
679       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
680       Mask >>= ShiftAmt;
681       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
682       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
683       KnownZero <<= ShiftAmt;
684       KnownOne  <<= ShiftAmt;
685       KnownZero |= (1ULL << ShiftAmt)-1;  // low bits known zero.
686       return;
687     }
688     break;
689   case Instruction::LShr:
690     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
691     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
692       // Compute the new bits that are at the top now.
693       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
694       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
695       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-ShiftAmt;
696       
697       // Unsigned shift right.
698       Mask <<= ShiftAmt;
699       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
700       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
701       KnownZero >>= ShiftAmt;
702       KnownOne  >>= ShiftAmt;
703       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
704       return;
705     }
706     break;
707   case Instruction::AShr:
708     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
709     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
710       // Compute the new bits that are at the top now.
711       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
712       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
713       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-ShiftAmt;
714       
715       // Signed shift right.
716       Mask <<= ShiftAmt;
717       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
718       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
719       KnownZero >>= ShiftAmt;
720       KnownOne  >>= ShiftAmt;
721         
722       // Handle the sign bits.
723       uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
724       SignBit >>= ShiftAmt;  // Adjust to where it is now in the mask.
725         
726       if (KnownZero & SignBit) {       // New bits are known zero.
727         KnownZero |= HighBits;
728       } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
729         KnownOne |= HighBits;
730       }
731       return;
732     }
733     break;
734   }
735 }
736
737 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
738 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
739 /// for bits that V cannot have.
740 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0) {
741   uint64_t KnownZero, KnownOne;
742   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
743   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
744   return (KnownZero & Mask) == Mask;
745 }
746
747 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
748 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
749 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
750 /// constant and return true.
751 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
752                                    uint64_t Demanded) {
753   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
754   if (!OpC) return false;
755
756   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
757   if ((~Demanded & OpC->getZExtValue()) == 0)
758     return false;
759
760   // This is producing any bits that are not needed, shrink the RHS.
761   uint64_t Val = Demanded & OpC->getZExtValue();
762   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Val));
763   return true;
764 }
765
766 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
767 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
768 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
769 // min/max.
770 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
771                                                    uint64_t KnownZero,
772                                                    uint64_t KnownOne,
773                                                    int64_t &Min, int64_t &Max) {
774   uint64_t TypeBits = cast<IntegerType>(Ty)->getBitMask();
775   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
776
777   uint64_t SignBit = 1ULL << (Ty->getPrimitiveSizeInBits()-1);
778   
779   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
780   // bit if it is unknown.
781   Min = KnownOne;
782   Max = KnownOne|UnknownBits;
783   
784   if (SignBit & UnknownBits) { // Sign bit is unknown
785     Min |= SignBit;
786     Max &= ~SignBit;
787   }
788   
789   // Sign extend the min/max values.
790   int ShAmt = 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
791   Min = (Min << ShAmt) >> ShAmt;
792   Max = (Max << ShAmt) >> ShAmt;
793 }
794
795 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
796 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
797 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
798 // min/max.
799 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
800                                                      uint64_t KnownZero,
801                                                      uint64_t KnownOne,
802                                                      uint64_t &Min,
803                                                      uint64_t &Max) {
804   uint64_t TypeBits = cast<IntegerType>(Ty)->getBitMask();
805   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
806   
807   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
808   Min = KnownOne;
809   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
810   Max = KnownOne|UnknownBits;
811 }
812
813
814 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the
815 /// DemandedMask bits of the result of V are ever used downstream.  If we can
816 /// use this information to simplify V, do so and return true.  Otherwise,
817 /// analyze the expression and return a mask of KnownOne and KnownZero bits for
818 /// the expression (used to simplify the caller).  The KnownZero/One bits may
819 /// only be accurate for those bits in the DemandedMask.
820 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t DemandedMask,
821                                         uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
822                                         unsigned Depth) {
823   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
824     // We know all of the bits for a constant!
825     KnownOne = CI->getZExtValue() & DemandedMask;
826     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
827     return false;
828   }
829   
830   KnownZero = KnownOne = 0;
831   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
832     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
833       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
834       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
835       return false;
836     }
837     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
838     // just set the DemandedMask to all bits.
839     DemandedMask = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitMask();
840   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
841     if (V != UndefValue::get(V->getType()))
842       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(V->getType()));
843     return false;
844   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
845     return false;
846   }
847   
848   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
849   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
850
851   DemandedMask &= cast<IntegerType>(V->getType())->getBitMask();
852   
853   uint64_t KnownZero2 = 0, KnownOne2 = 0;
854   switch (I->getOpcode()) {
855   default: break;
856   case Instruction::And:
857     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
858     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
859                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
860       return true;
861     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
862
863     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
864     // LHS.
865     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownZero,
866                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
867       return true;
868     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
869
870     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
871     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
872     if ((DemandedMask & ~KnownZero2 & KnownOne) == (DemandedMask & ~KnownZero2))
873       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
874     if ((DemandedMask & ~KnownZero & KnownOne2) == (DemandedMask & ~KnownZero))
875       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
876     
877     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
878     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownZero2)) == DemandedMask)
879       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(I->getType()));
880       
881     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
882     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~KnownZero2))
883       return UpdateValueUsesWith(I, I);
884       
885     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
886     KnownOne &= KnownOne2;
887     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
888     KnownZero |= KnownZero2;
889     break;
890   case Instruction::Or:
891     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
892                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
893       return true;
894     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
895     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownOne, 
896                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
897       return true;
898     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
899     
900     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
901     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
902     if ((DemandedMask & ~KnownOne2 & KnownZero) == (DemandedMask & ~KnownOne2))
903       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
904     if ((DemandedMask & ~KnownOne & KnownZero2) == (DemandedMask & ~KnownOne))
905       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
906
907     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
908     // the other side, just use the 'other' side.
909     if ((DemandedMask & (~KnownZero) & KnownOne2) == 
910         (DemandedMask & (~KnownZero)))
911       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
912     if ((DemandedMask & (~KnownZero2) & KnownOne) == 
913         (DemandedMask & (~KnownZero2)))
914       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
915         
916     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
917     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
918       return UpdateValueUsesWith(I, I);
919           
920     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
921     KnownZero &= KnownZero2;
922     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
923     KnownOne |= KnownOne2;
924     break;
925   case Instruction::Xor: {
926     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
927                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
928       return true;
929     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
930     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
931                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
932       return true;
933     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
934     
935     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
936     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
937     if ((DemandedMask & KnownZero) == DemandedMask)
938       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
939     if ((DemandedMask & KnownZero2) == DemandedMask)
940       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
941     
942     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
943     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
944     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
945     uint64_t KnownOneOut = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
946     
947     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
948     // other, turn this into an *inclusive* or.
949     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
950     if ((DemandedMask & ~KnownZero & ~KnownZero2) == 0) {
951       Instruction *Or =
952         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
953                                  I->getName());
954       InsertNewInstBefore(Or, *I);
955       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
956     }
957     
958     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
959     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
960     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
961     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
962     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask) { // all known
963       if ((KnownOne & KnownOne2) == KnownOne) {
964         Constant *AndC = ConstantInt::get(I->getType(), 
965                                           ~KnownOne & DemandedMask);
966         Instruction *And = 
967           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
968         InsertNewInstBefore(And, *I);
969         return UpdateValueUsesWith(I, And);
970       }
971     }
972     
973     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
974     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
975     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
976       return UpdateValueUsesWith(I, I);
977     
978     KnownZero = KnownZeroOut;
979     KnownOne  = KnownOneOut;
980     break;
981   }
982   case Instruction::Select:
983     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
984                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
985       return true;
986     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
987                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
988       return true;
989     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
990     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
991     
992     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
993     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
994       return UpdateValueUsesWith(I, I);
995     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
996       return UpdateValueUsesWith(I, I);
997     
998     // Only known if known in both the LHS and RHS.
999     KnownOne &= KnownOne2;
1000     KnownZero &= KnownZero2;
1001     break;
1002   case Instruction::Trunc:
1003     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1004                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1005       return true;
1006     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1007     break;
1008   case Instruction::BitCast:
1009     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1010       return false;
1011       
1012     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1013                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1014       return true;
1015     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1016     break;
1017   case Instruction::ZExt: {
1018     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1019     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1020     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
1021     uint64_t NewBits = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask() & NotIn;
1022     
1023     DemandedMask &= SrcTy->getBitMask();
1024     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1025                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1026       return true;
1027     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1028     // The top bits are known to be zero.
1029     KnownZero |= NewBits;
1030     break;
1031   }
1032   case Instruction::SExt: {
1033     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1034     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1035     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
1036     uint64_t NewBits = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask() & NotIn;
1037     
1038     // Get the sign bit for the source type
1039     uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1040     int64_t InputDemandedBits = DemandedMask & SrcTy->getBitMask();
1041
1042     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1043     // bit is demanded.
1044     if (NewBits & DemandedMask)
1045       InputDemandedBits |= InSignBit;
1046       
1047     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1048                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1049       return true;
1050     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1051       
1052     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1053     // top bits of the result.
1054
1055     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1056     // convert this into a zero extension.
1057     if ((KnownZero & InSignBit) || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1058       // Convert to ZExt cast
1059       CastInst *NewCast = CastInst::create(
1060         Instruction::ZExt, I->getOperand(0), I->getType(), I->getName(), I);
1061       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1062     } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
1063       KnownOne |= NewBits;
1064       KnownZero &= ~NewBits;
1065     } else {                              // Input sign bit unknown
1066       KnownZero &= ~NewBits;
1067       KnownOne &= ~NewBits;
1068     }
1069     break;
1070   }
1071   case Instruction::Add:
1072     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1073     // we can do.
1074     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1075       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1076       // won't work if the RHS is zero.
1077       if (RHS->isNullValue())
1078         break;
1079       
1080       // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1081       // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1082       // either.
1083       
1084       // Shift the demanded mask up so that it's at the top of the uint64_t.
1085       unsigned BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1086       unsigned NLZ = CountLeadingZeros_64(DemandedMask << (64-BitWidth));
1087       
1088       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1089       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1090       uint64_t InDemandedBits = ~0ULL >> (64-BitWidth+NLZ);
1091
1092       // Find information about known zero/one bits in the input.
1093       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1094                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1095         return true;
1096
1097       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1098       // the constant.
1099       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1100         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1101       
1102       // Avoid excess work.
1103       if (KnownZero2 == 0 && KnownOne2 == 0)
1104         break;
1105       
1106       // Turn it into OR if input bits are zero.
1107       if ((KnownZero2 & RHS->getZExtValue()) == RHS->getZExtValue()) {
1108         Instruction *Or =
1109           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1110                                    I->getName());
1111         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1112         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1113       }
1114       
1115       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1116       // depending on potential carries from the input constant and the
1117       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1118       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1119       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1120       
1121       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1122       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1123       // this scan.
1124       uint64_t RHSVal = RHS->getZExtValue();
1125       
1126       bool CarryIn = false;
1127       uint64_t CarryBits = 0;
1128       uint64_t CurBit = 1;
1129       for (unsigned i = 0; i != BitWidth; ++i, CurBit <<= 1) {
1130         // Record the current carry in.
1131         if (CarryIn) CarryBits |= CurBit;
1132         
1133         bool CarryOut;
1134         
1135         // This bit has a carry out unless it is "zero + zero" or
1136         // "zero + anything" with no carry in.
1137         if ((KnownZero2 & CurBit) && ((RHSVal & CurBit) == 0)) {
1138           CarryOut = false;  // 0 + 0 has no carry out, even with carry in.
1139         } else if (!CarryIn &&
1140                    ((KnownZero2 & CurBit) || ((RHSVal & CurBit) == 0))) {
1141           CarryOut = false;  // 0 + anything has no carry out if no carry in.
1142         } else {
1143           // Otherwise, we have to assume we have a carry out.
1144           CarryOut = true;
1145         }
1146         
1147         // This stage's carry out becomes the next stage's carry-in.
1148         CarryIn = CarryOut;
1149       }
1150       
1151       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1152       
1153       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1154       // other, and there is no input carry.
1155       KnownOne = ((KnownZero2 & RHSVal) | (KnownOne2 & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1156       
1157       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1158       // is no input carry.
1159       KnownZero = KnownZero2 & ~RHSVal & ~CarryBits;
1160     }
1161     break;
1162   case Instruction::Shl:
1163     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1164       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1165       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask >> ShiftAmt, 
1166                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1167         return true;
1168       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1169       KnownZero <<= ShiftAmt;
1170       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1171       KnownZero |= (1ULL << ShiftAmt) - 1;  // low bits known zero.
1172     }
1173     break;
1174   case Instruction::LShr:
1175     // For a logical shift right
1176     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1177       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1178       
1179       // Compute the new bits that are at the top now.
1180       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
1181       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShiftAmt;
1182       uint64_t TypeMask = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask();
1183       // Unsigned shift right.
1184       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1185                               (DemandedMask << ShiftAmt) & TypeMask,
1186                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1187         return true;
1188       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1189       KnownZero &= TypeMask;
1190       KnownOne  &= TypeMask;
1191       KnownZero >>= ShiftAmt;
1192       KnownOne  >>= ShiftAmt;
1193       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1194     }
1195     break;
1196   case Instruction::AShr:
1197     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1198     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1199     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1200     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1201     if (DemandedMask == 1) {
1202       // Perform the logical shift right.
1203       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1204                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1205       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1206       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1207     }    
1208     
1209     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1211       
1212       // Compute the new bits that are at the top now.
1213       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
1214       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShiftAmt;
1215       uint64_t TypeMask = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask();
1216       // Signed shift right.
1217       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1218                                (DemandedMask << ShiftAmt) & TypeMask,
1219                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1220         return true;
1221       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1222       KnownZero &= TypeMask;
1223       KnownOne  &= TypeMask;
1224       KnownZero >>= ShiftAmt;
1225       KnownOne  >>= ShiftAmt;
1226         
1227       // Handle the sign bits.
1228       uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1229       SignBit >>= ShiftAmt;  // Adjust to where it is now in the mask.
1230         
1231       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1232       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1233       if ((KnownZero & SignBit) || (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1234         // Perform the logical shift right.
1235         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1236                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1237         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1238         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1239       } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
1240         KnownOne |= HighBits;
1241       }
1242     }
1243     break;
1244   }
1245   
1246   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1247   // constant.
1248   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
1249     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(I->getType(), KnownOne));
1250   return false;
1251 }  
1252
1253
1254 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1255 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1256 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1257 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1258 ///
1259 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1260 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1261 /// returned.  This returns null if no change was made.
1262 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1263                                                 uint64_t &UndefElts,
1264                                                 unsigned Depth) {
1265   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1266   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1267   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1268   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1269          "Invalid DemandedElts!");
1270
1271   if (isa<UndefValue>(V)) {
1272     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1273     UndefElts = EltMask;
1274     return 0;
1275   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1276     UndefElts = EltMask;
1277     return UndefValue::get(V->getType());
1278   }
1279   
1280   UndefElts = 0;
1281   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1282     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1283     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1284
1285     std::vector<Constant*> Elts;
1286     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1287       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1288         Elts.push_back(Undef);
1289         UndefElts |= (1ULL << i);
1290       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1291         Elts.push_back(Undef);
1292         UndefElts |= (1ULL << i);
1293       } else {                               // Otherwise, defined.
1294         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1295       }
1296         
1297     // If we changed the constant, return it.
1298     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1299     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1300   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1301     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1302     // set to undef.
1303     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1304     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1305     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1306     std::vector<Constant*> Elts;
1307     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1308       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1309     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1310     return ConstantVector::get(Elts);
1311   }
1312   
1313   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1314     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1315       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1316       return false;
1317     }
1318     return false;
1319   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1320     return false;
1321   }
1322   
1323   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1324   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1325   
1326   bool MadeChange = false;
1327   uint64_t UndefElts2;
1328   Value *TmpV;
1329   switch (I->getOpcode()) {
1330   default: break;
1331     
1332   case Instruction::InsertElement: {
1333     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1334     // demand exactly the same input as we produce.
1335     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1336     if (Idx == 0) {
1337       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1338       // which elt is getting updated.
1339       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1340                                         UndefElts2, Depth+1);
1341       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1342       break;
1343     }
1344     
1345     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1346     // insertelement.
1347     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1348     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1349       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1350     
1351     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1352     // input demanded set is simpler than the output set.
1353     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1354                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1355                                       UndefElts, Depth+1);
1356     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1357
1358     // The inserted element is defined.
1359     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1360     break;
1361   }
1362     
1363   case Instruction::And:
1364   case Instruction::Or:
1365   case Instruction::Xor:
1366   case Instruction::Add:
1367   case Instruction::Sub:
1368   case Instruction::Mul:
1369     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1370     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1371                                       UndefElts, Depth+1);
1372     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1373     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1374                                       UndefElts2, Depth+1);
1375     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1376       
1377     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1378     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1379     UndefElts &= UndefElts2;
1380     break;
1381     
1382   case Instruction::Call: {
1383     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1384     if (!II) break;
1385     switch (II->getIntrinsicID()) {
1386     default: break;
1387       
1388     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1389     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1390     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1391     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1392     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1393     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1394     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1395     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1396     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1397     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1398       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1399                                         UndefElts, Depth+1);
1400       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1401       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1402                                         UndefElts2, Depth+1);
1403       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1404
1405       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1406       // scalarize it now.
1407       if (DemandedElts == 1) {
1408         switch (II->getIntrinsicID()) {
1409         default: break;
1410         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1411         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1412         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1413         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1414           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1415           Value *LHS = II->getOperand(1);
1416           Value *RHS = II->getOperand(2);
1417           // Extract the element as scalars.
1418           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1419           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1420           
1421           switch (II->getIntrinsicID()) {
1422           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1423           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1424           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1425             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1426                                                         II->getName()), *II);
1427             break;
1428           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1429           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1430             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1431                                                          II->getName()), *II);
1432             break;
1433           }
1434           
1435           Instruction *New =
1436             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1437                                   II->getName());
1438           InsertNewInstBefore(New, *II);
1439           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1440           return New;
1441         }            
1442       }
1443         
1444       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1445       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1446       UndefElts &= UndefElts2;
1447       break;
1448     }
1449     break;
1450   }
1451   }
1452   return MadeChange ? I : 0;
1453 }
1454
1455 /// @returns true if the specified compare instruction is
1456 /// true when both operands are equal...
1457 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true if both operands are equal
1458 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1459   ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1460   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1461          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1462          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1463 }
1464
1465 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1466 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1467 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1468 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1469 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1470 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1471 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1472 ///
1473 template<typename Functor>
1474 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1475   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1476   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1477
1478   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1479   if (F.shouldApply(LHS))
1480     return F.apply(Root);
1481
1482   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1483   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1484   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1485     // Should we apply this transform to the RHS?
1486     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1487
1488     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1489     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1490       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1491       ShouldApply = true;
1492     }
1493
1494     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1495     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1496     if (ShouldApply) {
1497       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1498
1499       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1500       // and perform the reassociation.
1501       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1502
1503       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1504       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1505
1506       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1507       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1508       if (&Root == TmpLHSI) {
1509         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1510         return 0;
1511       }
1512       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1513       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1514       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1515       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1516       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1517       ARI = Root;
1518
1519       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1520       // get to LHSI.
1521       while (TmpLHSI != LHSI) {
1522         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1523         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1524         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1525         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1526         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1527         ARI = NextLHSI;
1528
1529         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1530         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1531         TmpLHSI = NextLHSI;
1532         ExtraOperand = NextOp;
1533       }
1534
1535       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1536       // the transformation...
1537       return F.apply(Root);
1538     }
1539
1540     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1541   }
1542   return 0;
1543 }
1544
1545
1546 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1547 struct AddRHS {
1548   Value *RHS;
1549   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1550   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1551   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1552     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1553                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1554   }
1555 };
1556
1557 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1558 //                 iff C1&C2 == 0
1559 struct AddMaskingAnd {
1560   Constant *C2;
1561   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1562   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1563     ConstantInt *C1;
1564     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1565            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1566   }
1567   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1568     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1569   }
1570 };
1571
1572 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1573                                              InstCombiner *IC) {
1574   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1575     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1576       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1577
1578     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1579           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1580   }
1581
1582   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1583   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1584   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1585
1586   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1587     if (ConstIsRHS)
1588       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1589     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1590   }
1591
1592   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1593   if (!ConstIsRHS)
1594     std::swap(Op0, Op1);
1595   Instruction *New;
1596   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1597     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1598   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1599     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1600                           SO->getName()+".cmp");
1601   else {
1602     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1603     abort();
1604   }
1605   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1606 }
1607
1608 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1609 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1610 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1611 // not have a second operand.
1612 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1613                                      InstCombiner *IC) {
1614   // Don't modify shared select instructions
1615   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1616   Value *TV = SI->getOperand(1);
1617   Value *FV = SI->getOperand(2);
1618
1619   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1620     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1621     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1622
1623     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1624     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1625
1626     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1627                           SelectFalseVal);
1628   }
1629   return 0;
1630 }
1631
1632
1633 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1634 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1635 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1636 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1637   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1638   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1639   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1640
1641   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1642   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1643   // bail out.
1644   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1645   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1646     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1647       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1648       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1649       
1650       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1651       // loop.
1652       if (NonConstBB == I.getParent())
1653         return 0;
1654     }
1655   
1656   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1657   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1658   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1659   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1660   if (NonConstBB) {
1661     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1662     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1663   }
1664
1665   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1666   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1667   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1668   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1669   NewPN->takeName(PN);
1670
1671   // Next, add all of the operands to the PHI.
1672   if (I.getNumOperands() == 2) {
1673     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1674     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1675       Value *InV;
1676       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1677         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1678           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1679         else
1680           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1681       } else {
1682         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1683         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1684           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1685                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1686                                        NonConstBB->getTerminator());
1687         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1688           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1689                                 CI->getPredicate(),
1690                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1691                                 NonConstBB->getTerminator());
1692         else
1693           assert(0 && "Unknown binop!");
1694         
1695         WorkList.push_back(cast<Instruction>(InV));
1696       }
1697       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1698     }
1699   } else { 
1700     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1701     const Type *RetTy = CI->getType();
1702     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1703       Value *InV;
1704       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1705         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1706       } else {
1707         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1708         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1709                                I.getType(), "phitmp", 
1710                                NonConstBB->getTerminator());
1711         WorkList.push_back(cast<Instruction>(InV));
1712       }
1713       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1714     }
1715   }
1716   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1717 }
1718
1719 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1720   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1721   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1722
1723   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1724     // X + undef -> undef
1725     if (isa<UndefValue>(RHS))
1726       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1727
1728     // X + 0 --> X
1729     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1730       if (RHSC->isNullValue())
1731         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1732     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1733       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1734         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1735     }
1736
1737     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1738       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1739       uint64_t Val = CI->getZExtValue();
1740       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
1741         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1742       
1743       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1744       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1745       uint64_t KnownZero, KnownOne;
1746       if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
1747           SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
1748                                KnownZero, KnownOne))
1749         return &I;
1750     }
1751
1752     if (isa<PHINode>(LHS))
1753       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1754         return NV;
1755     
1756     ConstantInt *XorRHS = 0;
1757     Value *XorLHS = 0;
1758     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1759         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1760       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1761       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
1762       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
1763       
1764       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
1765       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
1766       unsigned Size = 32;
1767       do {
1768         if (TySizeBits > Size) {
1769           bool Found = false;
1770           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1771           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1772           if (RHSSExt == CFF80Val) {
1773             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
1774               Found = true;
1775           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
1776             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
1777               Found = true;
1778           }
1779           if (Found) {
1780             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1781             uint64_t Mask = ~0ULL;
1782             Mask <<= 64-(TySizeBits-Size);
1783             Mask &= cast<IntegerType>(XorLHS->getType())->getBitMask();
1784             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
1785               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1786             goto FoundSExt;
1787           }
1788         }
1789         Size >>= 1;
1790         C0080Val >>= Size;
1791         CFF80Val >>= Size;
1792       } while (Size >= 8);
1793       
1794 FoundSExt:
1795       const Type *MiddleType = 0;
1796       switch (Size) {
1797       default: break;
1798       case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
1799       case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
1800       case 8:  MiddleType = Type::Int8Ty; break;
1801       }
1802       if (MiddleType) {
1803         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1804         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1805         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType());
1806       }
1807     }
1808   }
1809
1810   // X + X --> X << 1
1811   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
1812     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
1813
1814     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
1815       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1816         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
1817           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
1818     }
1819     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
1820       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1821         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
1822           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
1823     }
1824   }
1825
1826   // -A + B  -->  B - A
1827   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
1828     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
1829
1830   // A + -B  -->  A - B
1831   if (!isa<Constant>(RHS))
1832     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1833       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
1834
1835
1836   ConstantInt *C2;
1837   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
1838     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
1839       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
1840
1841     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
1842     ConstantInt *C1;
1843     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
1844       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
1845   }
1846
1847   // X + X*C --> X * (C+1)
1848   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
1849     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
1850
1851   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
1852   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
1853       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
1854     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
1855   
1856
1857   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1858   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
1859     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
1860       return R;
1861
1862   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1863     Value *X = 0;
1864     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
1865       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1866       return BinaryOperator::createSub(C, X);
1867     }
1868
1869     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1870     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
1871       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
1872       if (Anded == CRHS) {
1873         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1874         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1875         uint64_t AddRHSV = CRHS->getZExtValue();
1876
1877         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1878         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
1879         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getBitMask();
1880
1881         // See if the and mask includes all of these bits.
1882         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getZExtValue();
1883
1884         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1885           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1886           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
1887                                                             LHS->getName()), I);
1888           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
1889         }
1890       }
1891     }
1892
1893     // Try to fold constant add into select arguments.
1894     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
1895       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1896         return R;
1897   }
1898
1899   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
1900   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
1901   //     intptrtype
1902   {
1903     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
1904     Value *Other = RHS;
1905     if (!CI) {
1906       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
1907       Other = LHS;
1908     }
1909     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
1910         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
1911          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
1912         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
1913       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
1914                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
1915       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
1916       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
1917     }
1918   }
1919
1920   return Changed ? &I : 0;
1921 }
1922
1923 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
1924 // highest order bit set.
1925 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
1926   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1927   return (CI->getZExtValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
1928 }
1929
1930 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1931   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1932
1933   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
1934     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1935
1936   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1937   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
1938     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
1939
1940   if (isa<UndefValue>(Op0))
1941     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1942   if (isa<UndefValue>(Op1))
1943     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1944
1945   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1946     // Replace (-1 - A) with (~A)...
1947     if (C->isAllOnesValue())
1948       return BinaryOperator::createNot(Op1);
1949
1950     // C - ~X == X + (1+C)
1951     Value *X = 0;
1952     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1953       return BinaryOperator::createAdd(X,
1954                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
1955     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
1956     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
1957     if (C->isNullValue()) {
1958       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
1959         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1960           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
1961             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1962             if (CU->getZExtValue() == 
1963                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1964               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
1965               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
1966                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
1967             }
1968           }
1969         }
1970         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
1971           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
1972             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1973             if (CU->getZExtValue() == 
1974                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1975               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
1976               return BinaryOperator::createLShr(
1977                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
1978             }
1979           }
1980         } 
1981     }
1982
1983     // Try to fold constant sub into select arguments.
1984     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1985       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1986         return R;
1987
1988     if (isa<PHINode>(Op0))
1989       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1990         return NV;
1991   }
1992
1993   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1994     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1995         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
1996       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1997         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
1998       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1999         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2000       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2001         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2002           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2003           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
2004                                            Op1I->getOperand(0));
2005       }
2006     }
2007
2008     if (Op1I->hasOneUse()) {
2009       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2010       // is not used by anyone else...
2011       //
2012       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2013           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2014         // Swap the two operands of the subexpr...
2015         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2016         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2017         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2018
2019         // Create the new top level add instruction...
2020         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2021       }
2022
2023       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2024       //
2025       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2026           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2027         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2028
2029         Value *NewNot =
2030           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2031         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2032       }
2033
2034       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2035       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2036         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2037           if (CSI->isNullValue())
2038             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2039               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2040                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2041
2042       // X - X*C --> X * (1-C)
2043       ConstantInt *C2 = 0;
2044       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2045         Constant *CP1 =
2046           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2047         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2048       }
2049     }
2050   }
2051
2052   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2053     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2054       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2055         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2056           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2057         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2058           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2059       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2060         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2061           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2062       }
2063
2064   ConstantInt *C1;
2065   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2066     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
2067       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
2068       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
2069     }
2070
2071     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2072     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2073       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2074   }
2075   return 0;
2076 }
2077
2078 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if it
2079 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
2080 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS) {
2081   switch (pred) {
2082     case ICmpInst::ICMP_SLT: 
2083       // True if LHS s< RHS and RHS == 0
2084       return RHS->isNullValue();
2085     case ICmpInst::ICMP_SLE: 
2086       // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2087       return RHS->isAllOnesValue();
2088     case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2089       // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2090       return RHS->getZExtValue() == (1ULL << 
2091         (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1));
2092     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2093       // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2094       return RHS->getZExtValue() ==
2095         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
2096     default:
2097       return false;
2098   }
2099 }
2100
2101 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2102   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2103   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2104
2105   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2106     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2107
2108   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2109   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2110     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2111
2112       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2113       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2114         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2115           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2116             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2117                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2118
2119       if (CI->isNullValue())
2120         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2121       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2122         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2123       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2124         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2125
2126       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getZExtValue();
2127       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2128         uint64_t C = Log2_64(Val);
2129         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2130                                       ConstantInt::get(Op0->getType(), C));
2131       }
2132     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2133       if (Op1F->isNullValue())
2134         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2135
2136       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2137       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2138       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2139         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2140     }
2141     
2142     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2143       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2144           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2145         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2146         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2147                                                      Op1, "tmp");
2148         InsertNewInstBefore(Add, I);
2149         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2150                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2151         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2152         
2153       }
2154
2155     // Try to fold constant mul into select arguments.
2156     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2157       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2158         return R;
2159
2160     if (isa<PHINode>(Op0))
2161       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2162         return NV;
2163   }
2164
2165   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2166     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2167       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2168
2169   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2170   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2171   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2172   // formed.
2173   CastInst *BoolCast = 0;
2174   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2175     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2176       BoolCast = CI;
2177   if (!BoolCast)
2178     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2179       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2180         BoolCast = CI;
2181   if (BoolCast) {
2182     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2183       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2184       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2185
2186       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2187       // multiply into a shift/and combination.
2188       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2189           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
2190         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2191         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2192                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2193         Value *V =
2194           InsertNewInstBefore(
2195             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2196                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2197                                             ".mask"), I);
2198
2199         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2200         // or truncate to the multiply type.
2201         if (I.getType() != V->getType()) {
2202           unsigned SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2203           unsigned DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2204           Instruction::CastOps opcode = 
2205             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2206              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2207           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2208         }
2209
2210         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2211         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2212       }
2213     }
2214   }
2215
2216   return Changed ? &I : 0;
2217 }
2218
2219 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2220 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2221 /// used by the visitors to those instructions.
2222 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2223 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2224   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2225
2226   // undef / X -> 0
2227   if (isa<UndefValue>(Op0))
2228     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2229
2230   // X / undef -> undef
2231   if (isa<UndefValue>(Op1))
2232     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2233
2234   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2235   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2236     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2237     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2238     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2239     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2240     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2241     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2242       if (ST->isNullValue()) {
2243         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2244         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2245           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2246         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2247           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2248         else
2249           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2250         return &I;
2251       }
2252
2253     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2254     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2255       if (ST->isNullValue()) {
2256         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2257         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2258           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2259         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2260           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2261         else
2262           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2263         return &I;
2264       }
2265   }
2266
2267   return 0;
2268 }
2269
2270 /// This function implements the transforms common to both integer division
2271 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2272 /// division instructions.
2273 /// @brief Common integer divide transforms
2274 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2275   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2276
2277   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2278     return Common;
2279
2280   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2281     // div X, 1 == X
2282     if (RHS->equalsInt(1))
2283       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2284
2285     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2286     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2287       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2288         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2289           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2290                                         ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
2291         }
2292
2293     if (!RHS->isNullValue()) { // avoid X udiv 0
2294       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2295         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2296           return R;
2297       if (isa<PHINode>(Op0))
2298         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2299           return NV;
2300     }
2301   }
2302
2303   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2304   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2305     if (LHS->equalsInt(0))
2306       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2307
2308   return 0;
2309 }
2310
2311 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2312   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2313
2314   // Handle the integer div common cases
2315   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2316     return Common;
2317
2318   // X udiv C^2 -> X >> C
2319   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2320   // if so, convert to a right shift.
2321   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2322     if (uint64_t Val = C->getZExtValue())    // Don't break X / 0
2323       if (isPowerOf2_64(Val)) {
2324         uint64_t ShiftAmt = Log2_64(Val);
2325         return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2326                                     ConstantInt::get(Op0->getType(), ShiftAmt));
2327       }
2328   }
2329
2330   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2331   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2332     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2333         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2334       uint64_t C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getZExtValue();
2335       if (isPowerOf2_64(C1)) {
2336         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2337         const Type *NTy = N->getType();
2338         if (uint64_t C2 = Log2_64(C1)) {
2339           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2340           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2341         }
2342         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2343       }
2344     }
2345   }
2346   
2347   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2348   // where C1&C2 are powers of two.
2349   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2350     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2351       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) 
2352         if (!STO->isNullValue() && !STO->isNullValue()) {
2353           uint64_t TVA = STO->getZExtValue(), FVA = SFO->getZExtValue();
2354           if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
2355             // Compute the shift amounts
2356             unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
2357             // Construct the "on true" case of the select
2358             Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2359             Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2360                                                    Op0, TC, SI->getName()+".t");
2361             TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2362     
2363             // Construct the "on false" case of the select
2364             Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2365             Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2366                                                    Op0, FC, SI->getName()+".f");
2367             FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2368
2369             // construct the select instruction and return it.
2370             return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2371           }
2372         }
2373   }
2374   return 0;
2375 }
2376
2377 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2378   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2379
2380   // Handle the integer div common cases
2381   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2382     return Common;
2383
2384   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2385     // sdiv X, -1 == -X
2386     if (RHS->isAllOnesValue())
2387       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2388
2389     // -X/C -> X/-C
2390     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2391       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2392   }
2393
2394   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2395   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2396   if (I.getType()->isInteger()) {
2397     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2398     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2399       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2400     }
2401   }      
2402   
2403   return 0;
2404 }
2405
2406 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2407   return commonDivTransforms(I);
2408 }
2409
2410 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2411 /// of some factor, return that factor.
2412 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2413   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2414     return CI;
2415   
2416   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2417   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2418   
2419   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2420   if (!I) return Result;
2421   
2422   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2423     // Handle multiplies by a constant, etc.
2424     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2425                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2426   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2427     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2428     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2429       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2430       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2431     }
2432   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2433     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2434       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2435       unsigned Zeros = CountTrailingZeros_64(RHS->getZExtValue());
2436       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2437         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2438                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2439     }
2440   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2441     // Only handle int->int casts.
2442     if (!CI->isIntegerCast())
2443       return Result;
2444     Value *Op = CI->getOperand(0);
2445     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2446   }    
2447   return Result;
2448 }
2449
2450 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2451 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2452 /// is used by the visitors to those instructions.
2453 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2454 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2455   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2456
2457   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2458   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2459     if (LHS->isNullValue())
2460       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2461
2462   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2463     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2464   if (isa<UndefValue>(Op1))
2465     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2466
2467   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2468   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2469     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2470     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2471     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2472     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2473     // simplified also.
2474     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2475       if (ST->isNullValue()) {
2476         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2477         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2478           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2479         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2480           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2481         else
2482           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2483         return &I;
2484       }
2485     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2486     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2487       if (ST->isNullValue()) {
2488         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2489         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2490           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2491         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2492           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2493         else
2494           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2495         return &I;
2496       }
2497   }
2498
2499   return 0;
2500 }
2501
2502 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2503 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2504 /// remainder instructions.
2505 /// @brief Common integer remainder transforms
2506 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2507   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2508
2509   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2510     return common;
2511
2512   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2513     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2514     if (RHS->equalsInt(0))
2515       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2516     
2517     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2518       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2519
2520     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2521       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2522         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2523           return R;
2524       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2525         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2526           return NV;
2527       }
2528       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2529       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2530         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2531     }
2532   }
2533
2534   return 0;
2535 }
2536
2537 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2538   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2539
2540   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2541     return common;
2542   
2543   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2544     // X urem C^2 -> X and C
2545     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2546     // if so, convert to a bitwise and.
2547     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2548       if (isPowerOf2_64(C->getZExtValue()))
2549         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2550   }
2551
2552   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2553     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2554     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2555         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2556       unsigned C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getZExtValue();
2557       if (isPowerOf2_64(C1)) {
2558         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2559         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2560                                                                    "tmp"), I);
2561         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2562       }
2563     }
2564   }
2565
2566   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2567   // where C1&C2 are powers of two.
2568   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2569     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2570       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2571         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2572         if (isPowerOf2_64(STO->getZExtValue()) && 
2573             isPowerOf2_64(SFO->getZExtValue())) {
2574           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2575             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2576           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2577             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2578           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2579         }
2580       }
2581   }
2582   
2583   return 0;
2584 }
2585
2586 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2587   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2588
2589   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2590     return common;
2591   
2592   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2593     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2594         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getSExtValue() > 0) {
2595       // X % -Y -> X % Y
2596       AddUsesToWorkList(I);
2597       I.setOperand(1, RHSNeg);
2598       return &I;
2599     }
2600  
2601   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2602   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2603   uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2604   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2605     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2606     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2607   }
2608
2609   return 0;
2610 }
2611
2612 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2613   return commonRemTransforms(I);
2614 }
2615
2616 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2617 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2618   if (isSigned) {
2619     // Calculate 0111111111..11111
2620     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2621     int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
2622     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
2623     return C->getSExtValue() == Val-1;
2624   }
2625   return C->getZExtValue() == C->getType()->getBitMask()-1;
2626 }
2627
2628 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2629 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2630   if (isSigned) {
2631     // Calculate 1111111111000000000000
2632     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2633     int64_t Val = -1;                    // All ones
2634     Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
2635     return C->getSExtValue() == Val+1;
2636   }
2637   return C->getZExtValue() == 1; // unsigned
2638 }
2639
2640 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2641 // constant.
2642 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2643   uint64_t V = CI->getZExtValue();
2644   return V && (V & (V-1)) == 0;
2645 }
2646
2647 #if 0   // Currently unused
2648 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
2649 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
2650   uint64_t V = CI->getZExtValue();
2651
2652   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
2653   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getZExtValue();
2654
2655   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
2656   return U && V && (U & V) == 0;
2657 }
2658 #endif
2659
2660 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2661 // This is the same as lowones(~X).
2662 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2663   uint64_t V = ~CI->getZExtValue();
2664   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
2665
2666   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
2667   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getZExtValue();
2668
2669   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
2670   return U && V && (U & V) == 0;
2671 }
2672
2673 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2674 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2675 ///
2676 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2677 ///
2678 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2679 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2680 ///
2681 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2682 ///   0  A > B
2683 ///   1  A == B
2684 ///   2  A < B
2685 ///
2686 /// <=>  Value  Definition
2687 /// 000     0   Always false
2688 /// 001     1   A >  B
2689 /// 010     2   A == B
2690 /// 011     3   A >= B
2691 /// 100     4   A <  B
2692 /// 101     5   A != B
2693 /// 110     6   A <= B
2694 /// 111     7   Always true
2695 ///  
2696 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2697   switch (ICI->getPredicate()) {
2698     // False -> 0
2699   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2700   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2701   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2702   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2703   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2704   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2705   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2706   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2707   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2708   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2709     // True -> 7
2710   default:
2711     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2712     return 0;
2713   }
2714 }
2715
2716 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2717 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2718 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2719 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2720 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2721   switch (code) {
2722   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2723   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2724   case  1: 
2725     if (sign)
2726       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2727     else
2728       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2729   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2730   case  3: 
2731     if (sign)
2732       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2733     else
2734       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2735   case  4: 
2736     if (sign)
2737       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2738     else
2739       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2740   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2741   case  6: 
2742     if (sign)
2743       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2744     else
2745       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2746   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2747   }
2748 }
2749
2750 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2751   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2752     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2753      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2754     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2755      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2756 }
2757
2758 namespace { 
2759 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2760 struct FoldICmpLogical {
2761   InstCombiner &IC;
2762   Value *LHS, *RHS;
2763   ICmpInst::Predicate pred;
2764   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2765     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2766       pred(ICI->getPredicate()) {}
2767   bool shouldApply(Value *V) const {
2768     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2769       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2770         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2771                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2772     return false;
2773   }
2774   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2775     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2776     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2777       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2778       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2779     }
2780
2781     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2782     unsigned RHSCode = getICmpCode(cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1)));
2783     unsigned Code;
2784     switch (Log.getOpcode()) {
2785     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2786     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2787     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2788     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2789     }
2790
2791     Value *RV = getICmpValue(ICmpInst::isSignedPredicate(pred), Code, LHS, RHS);
2792     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2793       return I;
2794     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2795     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2796   }
2797 };
2798 } // end anonymous namespace
2799
2800 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2801 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2802 // guaranteed to be a binary operator.
2803 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2804                                     ConstantInt *OpRHS,
2805                                     ConstantInt *AndRHS,
2806                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2807   Value *X = Op->getOperand(0);
2808   Constant *Together = 0;
2809   if (!Op->isShift())
2810     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
2811
2812   switch (Op->getOpcode()) {
2813   case Instruction::Xor:
2814     if (Op->hasOneUse()) {
2815       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2816       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2817       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2818       And->takeName(Op);
2819       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2820     }
2821     break;
2822   case Instruction::Or:
2823     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2824       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2825
2826     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2827       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2828       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
2829       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
2830       Or->takeName(Op);
2831       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
2832     }
2833     break;
2834   case Instruction::Add:
2835     if (Op->hasOneUse()) {
2836       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2837       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2838       // single bit constant.
2839       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getZExtValue();
2840
2841       // Clear bits that are not part of the constant.
2842       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getBitMask();
2843
2844       // If there is only one bit set...
2845       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2846         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2847         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2848         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2849         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getZExtValue();
2850
2851         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2852         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2853           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2854           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2855           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2856           // no effect.
2857           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2858             TheAnd.setOperand(0, X);
2859             return &TheAnd;
2860           } else {
2861             // Pull the XOR out of the AND.
2862             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2863             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
2864             NewAnd->takeName(Op);
2865             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
2866           }
2867         }
2868       }
2869     }
2870     break;
2871
2872   case Instruction::Shl: {
2873     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2874     // the anded constant includes them, clear them now!
2875     //
2876     Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2877     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
2878     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
2879
2880     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
2881       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
2882     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
2883       TheAnd.setOperand(1, CI);
2884       return &TheAnd;
2885     }
2886     break;
2887   }
2888   case Instruction::LShr:
2889   {
2890     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2891     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
2892     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
2893     //
2894     Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2895     Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
2896     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2897
2898     if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
2899       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
2900     } else if (CI != AndRHS) {
2901       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
2902       return &TheAnd;
2903     }
2904     break;
2905   }
2906   case Instruction::AShr:
2907     // Signed shr.
2908     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
2909     // with an and.
2910     if (Op->hasOneUse()) {
2911       Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2912       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
2913       Constant *C = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2914       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
2915         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
2916         // Make the argument unsigned.
2917         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
2918         ShVal = InsertNewInstBefore(
2919             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
2920                                    Op->getName()), TheAnd);
2921         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
2922       }
2923     }
2924     break;
2925   }
2926   return 0;
2927 }
2928
2929
2930 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
2931 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
2932 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
2933 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
2934 /// insert new instructions.
2935 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
2936                                            bool isSigned, bool Inside, 
2937                                            Instruction &IB) {
2938   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
2939             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
2940          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
2941     
2942   if (Inside) {
2943     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
2944       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
2945
2946     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
2947     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
2948     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
2949         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
2950       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
2951     }
2952
2953     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
2954     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2955     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
2956     InsertNewInstBefore(Add, IB);
2957     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
2958     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
2959   }
2960
2961   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
2962     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
2963
2964   // V < Min || V >= Hi ->'V > Hi-1'
2965   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
2966   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
2967     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
2968         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
2969     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
2970   }
2971
2972   // Emit V-Lo > Hi-1-Lo
2973   Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2974   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
2975   InsertNewInstBefore(Add, IB);
2976   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
2977   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
2978 }
2979
2980 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
2981 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
2982 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
2983 // not, since all 1s are not contiguous.
2984 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
2985   uint64_t V = Val->getZExtValue();
2986   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
2987
2988   // look for the first zero bit after the run of ones
2989   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
2990   // look for the first non-zero bit
2991   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
2992   return true;
2993 }
2994
2995
2996
2997 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
2998 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
2999 /// the following xforms:
3000 /// 
3001 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3002 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3003 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3004 ///
3005 /// return (A +/- B).
3006 ///
3007 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3008                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3009                                         Instruction &I) {
3010   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3011   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3012       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3013
3014   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3015
3016   switch (LHSI->getOpcode()) {
3017   default: return 0;
3018   case Instruction::And:
3019     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
3020       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3021       if ((Mask->getZExtValue() & Mask->getZExtValue()+1) == 0)
3022         break;
3023
3024       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3025       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3026       // is all N is, ignore it.
3027       unsigned MB, ME;
3028       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3029         uint64_t Mask = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitMask();
3030         Mask >>= 64-MB+1;
3031         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3032           break;
3033       }
3034     }
3035     return 0;
3036   case Instruction::Or:
3037   case Instruction::Xor:
3038     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3039     if ((Mask->getZExtValue() & Mask->getZExtValue()+1) == 0 &&
3040         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
3041       break;
3042     return 0;
3043   }
3044   
3045   Instruction *New;
3046   if (isSub)
3047     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3048   else
3049     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3050   return InsertNewInstBefore(New, I);
3051 }
3052
3053 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3054   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3055   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3056
3057   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3058     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3059
3060   // and X, X = X
3061   if (Op0 == Op1)
3062     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3063
3064   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3065   // purpose is to compute bits we don't care about.
3066   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3067   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3068     if (SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
3069                              KnownZero, KnownOne))
3070     return &I;
3071   } else {
3072     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3073       if (CP->isAllOnesValue())
3074         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3075     }
3076   }
3077   
3078   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3079     uint64_t AndRHSMask = AndRHS->getZExtValue();
3080     uint64_t TypeMask = cast<IntegerType>(Op0->getType())->getBitMask();
3081     uint64_t NotAndRHS = AndRHSMask^TypeMask;
3082
3083     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3084     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3085       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3086       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3087       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3088       switch (Op0I->getOpcode()) {
3089       case Instruction::Xor:
3090       case Instruction::Or:
3091         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3092         if (Op0I->hasOneUse()) {
3093           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3094             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3095             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3096                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3097             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3098             return BinaryOperator::create(
3099                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3100           }
3101           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3102               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3103             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3104             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3105                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3106             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3107             return BinaryOperator::create(
3108                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3109           }
3110         }
3111
3112         break;
3113       case Instruction::Add:
3114         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3115         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3116         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3117         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3118           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3119         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3120           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3121         break;
3122
3123       case Instruction::Sub:
3124         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3125         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3126         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3127         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3128           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3129         break;
3130       }
3131
3132       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3133         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3134           return Res;
3135     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3136       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3137       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3138       // frequently occurs for bitfield accesses.
3139       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3140         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3141             CastOp->getNumOperands() == 2)
3142           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3143             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3144               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3145               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3146               // This will fold the two constants together, which may allow 
3147               // other simplifications.
3148               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3149                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3150                 CastOp->getName()+".shrunk");
3151               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3152               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3153               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3154               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3155               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3156             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3157               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3158               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3159               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3160               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3161                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3162             }
3163       }
3164     }
3165
3166     // Try to fold constant and into select arguments.
3167     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3168       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3169         return R;
3170     if (isa<PHINode>(Op0))
3171       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3172         return NV;
3173   }
3174
3175   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3176   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3177
3178   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3179     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3180
3181   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3182   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3183     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3184                                                I.getName()+".demorgan");
3185     InsertNewInstBefore(Or, I);
3186     return BinaryOperator::createNot(Or);
3187   }
3188   
3189   {
3190     Value *A = 0, *B = 0;
3191     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3192       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3193         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3194     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3195       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3196         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3197     
3198     if (Op0->hasOneUse() &&
3199         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3200       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3201         I.swapOperands();     // Simplify below
3202         std::swap(Op0, Op1);
3203       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3204         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3205         I.swapOperands();     // Simplify below
3206         std::swap(Op0, Op1);
3207       }
3208     }
3209     if (Op1->hasOneUse() &&
3210         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3211       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3212         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3213         std::swap(A, B);
3214       }
3215       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3216         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3217         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3218         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3219       }
3220     }
3221   }
3222   
3223   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3224     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3225     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3226       return R;
3227
3228     Value *LHSVal, *RHSVal;
3229     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3230     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3231     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3232       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3233         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3234             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3235             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3236             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3237             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3238             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3239           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3240           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3241             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3242           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3243           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3244           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3245             std::swap(LHS, RHS);
3246             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3247             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3248           }
3249
3250           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3251           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3252           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3253           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3254           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3255           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3256           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3257
3258           switch (LHSCC) {
3259           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3260           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3261             switch (RHSCC) {
3262             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3263             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3264             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3265             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3266               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3267             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3268             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3269             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3270               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3271             }
3272           case ICmpInst::ICMP_NE:
3273             switch (RHSCC) {
3274             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3275             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3276               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3277                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3278               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3279             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3280               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3281                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3282               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3283             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3284             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3285             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3286               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3287             case ICmpInst::ICMP_NE:
3288               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3289                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3290                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3291                                                       LHSVal->getName()+".off");
3292                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3293                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3294                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3295               }
3296               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3297             }
3298             break;
3299           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3300             switch (RHSCC) {
3301             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3302             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3303             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3304               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3305             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3306               break;
3307             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3308             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3309               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3310             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3311               break;
3312             }
3313             break;
3314           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3315             switch (RHSCC) {
3316             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3317             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3318             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3319               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3320             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3321               break;
3322             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3323             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3324               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3325             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3326               break;
3327             }
3328             break;
3329           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3330             switch (RHSCC) {
3331             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3332             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3333               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3334             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3335               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3336             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3337               break;
3338             case ICmpInst::ICMP_NE:
3339               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3340                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3341               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3342             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3343               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3344                                      true, I);
3345             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3346               break;
3347             }
3348             break;
3349           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3350             switch (RHSCC) {
3351             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3352             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3353               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3354             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3355               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3356             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3357               break;
3358             case ICmpInst::ICMP_NE:
3359               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3360                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3361               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3362             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3363               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3364                                      true, I);
3365             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3366               break;
3367             }
3368             break;
3369           }
3370         }
3371   }
3372
3373   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3374   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3375     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3376       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3377         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3378         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3379             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3380             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3381                               I.getType(), TD) &&
3382             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3383                               I.getType(), TD)) {
3384           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3385                                                          Op1C->getOperand(0),
3386                                                          I.getName());
3387           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3388           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3389         }
3390       }
3391     
3392   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3393   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3394     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3395       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3396           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3397           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3398         Instruction *NewOp =
3399           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3400                                                         SI1->getOperand(0),
3401                                                         SI0->getName()), I);
3402         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3403                                       SI1->getOperand(1));
3404       }
3405   }
3406
3407   return Changed ? &I : 0;
3408 }
3409
3410 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3411 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3412 /// yet, fill it in and return false.
3413 static bool CollectBSwapParts(Value *V, std::vector<Value*> &ByteValues) {
3414   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3415   if (I == 0) return true;
3416
3417   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3418   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3419     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3420            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3421   
3422   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3423   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3424   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3425     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3426     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getZExtValue() !=
3427         8*(ByteValues.size()-1))
3428       return true;
3429     
3430     unsigned DestNo;
3431     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3432       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3433       DestNo = ByteValues.size()-1;
3434     } else {
3435       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3436       DestNo = 0;
3437     }
3438     
3439     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3440     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3441     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3442       return true;
3443     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3444     return false;
3445   }
3446   
3447   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3448   // don't have this.
3449   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3450   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3451   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3452       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3453     return true;
3454   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3455
3456   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3457   if (ShiftAmt->getZExtValue() & 7 ||
3458       ShiftAmt->getZExtValue() > 8*ByteValues.size())
3459     return true;
3460   
3461   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3462   unsigned DestByte;
3463   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3464     if (AndAmt->getZExtValue() == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3465       break;
3466   // Unknown mask for bswap.
3467   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3468   
3469   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3470   unsigned SrcByte;
3471   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3472     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3473   else
3474     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3475   
3476   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3477   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3478     return true;
3479   
3480   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3481   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3482   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3483     return true;
3484   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3485   return false;
3486 }
3487
3488 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3489 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3490 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3491   // We cannot bswap one byte.
3492   if (I.getType() == Type::Int8Ty)
3493     return 0;
3494   
3495   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3496   /// defines each byte.
3497   std::vector<Value*> ByteValues;
3498   ByteValues.resize(TD->getTypeSize(I.getType()));
3499     
3500   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3501   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3502       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3503     return 0;
3504   
3505   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3506   Value *V = ByteValues[0];
3507   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3508   
3509   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3510   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3511     if (ByteValues[i] != V)
3512       return 0;
3513     
3514   // If they do then *success* we can turn this into a bswap.  Figure out what
3515   // bswap to make it into.
3516   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3517   const char *FnName = 0;
3518   if (I.getType() == Type::Int16Ty)
3519     FnName = "llvm.bswap.i16";
3520   else if (I.getType() == Type::Int32Ty)
3521     FnName = "llvm.bswap.i32";
3522   else if (I.getType() == Type::Int64Ty)
3523     FnName = "llvm.bswap.i64";
3524   else
3525     assert(0 && "Unknown integer type!");
3526   Constant *F = M->getOrInsertFunction(FnName, I.getType(), I.getType(), NULL);
3527   return new CallInst(F, V);
3528 }
3529
3530
3531 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3532   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3533   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3534
3535   if (isa<UndefValue>(Op1))
3536     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
3537                                ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3538
3539   // or X, X = X
3540   if (Op0 == Op1)
3541     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3542
3543   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3544   // purpose is to compute bits we don't care about.
3545   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3546   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
3547       SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
3548                            KnownZero, KnownOne))
3549     return &I;
3550   
3551   // or X, -1 == -1
3552   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3553     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3554     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3555     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3556       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3557       InsertNewInstBefore(Or, I);
3558       Or->takeName(Op0);
3559       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
3560     }
3561
3562     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3563     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3564       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3565       InsertNewInstBefore(Or, I);
3566       Or->takeName(Op0);
3567       return BinaryOperator::createXor(Or,
3568                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
3569     }
3570
3571     // Try to fold constant and into select arguments.
3572     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3573       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3574         return R;
3575     if (isa<PHINode>(Op0))
3576       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3577         return NV;
3578   }
3579
3580   Value *A = 0, *B = 0;
3581   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3582
3583   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3584     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3585       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3586   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3587     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3588       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3589
3590   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3591   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3592   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3593       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3594       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3595        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3596     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3597       return BSwap;
3598   }
3599   
3600   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3601   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3602       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getZExtValue())) {
3603     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3604     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3605     NOr->takeName(Op0);
3606     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3607   }
3608
3609   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3610   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3611       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getZExtValue())) {
3612     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3613     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3614     NOr->takeName(Op0);
3615     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3616   }
3617
3618   // (A & C1)|(B & C2)
3619   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3620       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
3621
3622     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
3623       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
3624
3625
3626     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3627     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3628     // replace with V+N.
3629     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
3630       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
3631       if ((C2->getZExtValue() & (C2->getZExtValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3632           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3633         // Add commutes, try both ways.
3634         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getZExtValue()))
3635           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3636         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getZExtValue()))
3637           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3638       }
3639       // Or commutes, try both ways.
3640       if ((C1->getZExtValue() & (C1->getZExtValue()+1)) == 0 &&
3641           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3642         // Add commutes, try both ways.
3643         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getZExtValue()))
3644           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3645         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getZExtValue()))
3646           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3647       }
3648     }
3649   }
3650   
3651   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3652   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3653     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3654       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3655           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3656           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3657         Instruction *NewOp =
3658         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3659                                                      SI1->getOperand(0),
3660                                                      SI0->getName()), I);
3661         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3662                                       SI1->getOperand(1));
3663       }
3664   }
3665
3666   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3667     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3668       return ReplaceInstUsesWith(I,
3669                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3670   } else {
3671     A = 0;
3672   }
3673   // Note, A is still live here!
3674   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3675     if (Op0 == B)
3676       return ReplaceInstUsesWith(I,
3677                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3678
3679     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3680     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3681       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3682                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3683       return BinaryOperator::createNot(And);
3684     }
3685   }
3686
3687   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3688   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3689     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3690       return R;
3691
3692     Value *LHSVal, *RHSVal;
3693     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3694     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3695     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3696       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3697         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3698             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3699             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3700             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3701             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3702             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3703           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3704           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3705             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3706           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3707           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3708           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3709             std::swap(LHS, RHS);
3710             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3711             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3712           }
3713
3714           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3715           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3716           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3717           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3718           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3719           // equal.
3720           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3721
3722           switch (LHSCC) {
3723           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3724           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3725             switch (RHSCC) {
3726             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3727             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3728               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3729                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3730                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3731                                                       LHSVal->getName()+".off");
3732                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3733                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3734                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3735               }
3736               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3737             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3738             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3739               break;
3740             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3741             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3742             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3743               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3744             }
3745             break;
3746           case ICmpInst::ICMP_NE:
3747             switch (RHSCC) {
3748             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3749             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3750             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3751             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3752               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3753             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3754             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3755             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3756               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3757             }
3758             break;
3759           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3760             switch (RHSCC) {
3761             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3762             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3763               break;
3764             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
3765               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
3766                                      false, I);
3767             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
3768               break;
3769             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
3770             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
3771               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3772             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
3773               break;
3774             }
3775             break;
3776           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3777             switch (RHSCC) {
3778             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3779             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
3780               break;
3781             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
3782               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
3783                                      false, I);
3784             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
3785               break;
3786             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
3787             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
3788               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3789             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
3790               break;
3791             }
3792             break;
3793           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3794             switch (RHSCC) {
3795             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3796             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
3797             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
3798               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3799             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
3800               break;
3801             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
3802             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
3803               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3804             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
3805               break;
3806             }
3807             break;
3808           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3809             switch (RHSCC) {
3810             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3811             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
3812             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
3813               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3814             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
3815               break;
3816             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
3817             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
3818               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3819             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
3820               break;
3821             }
3822             break;
3823           }
3824         }
3825   }
3826     
3827   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
3828   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3829     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3830       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
3831         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3832         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3833             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3834             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3835                               I.getType(), TD) &&
3836             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3837                               I.getType(), TD)) {
3838           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
3839                                                         Op1C->getOperand(0),
3840                                                         I.getName());
3841           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3842           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3843         }
3844       }
3845       
3846
3847   return Changed ? &I : 0;
3848 }
3849
3850 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
3851 struct XorSelf {
3852   Value *RHS;
3853   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
3854   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
3855   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
3856     return &Xor;
3857   }
3858 };
3859
3860
3861 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
3862   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3863   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3864
3865   if (isa<UndefValue>(Op1))
3866     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
3867
3868   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
3869   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
3870     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
3871     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3872   }
3873   
3874   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3875   // purpose is to compute bits we don't care about.
3876   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3877   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
3878       SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
3879                            KnownZero, KnownOne))
3880     return &I;
3881
3882   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3883     // xor (icmp A, B), true = not (icmp A, B) = !icmp A, B
3884     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3885       if (RHS == ConstantInt::getTrue() && ICI->hasOneUse())
3886         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
3887                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
3888
3889     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3890       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
3891       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
3892         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
3893           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
3894           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
3895                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3896           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
3897         }
3898
3899       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
3900       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
3901         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
3902         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
3903           Instruction *NotY =
3904             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
3905                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
3906           InsertNewInstBefore(NotY, I);
3907           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
3908         }
3909       }
3910
3911       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3912         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
3913           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
3914           if (RHS->isAllOnesValue()) {
3915             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
3916             return BinaryOperator::createSub(
3917                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
3918                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
3919                                           Op0I->getOperand(0));
3920           }
3921         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3922           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
3923           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getZExtValue())) {
3924             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
3925             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
3926             // NewRHS.
3927             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
3928             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
3929                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
3930             WorkList.push_back(Op0I);
3931             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
3932             I.setOperand(1, NewRHS);
3933             return &I;
3934           }
3935         }
3936     }
3937
3938     // Try to fold constant and into select arguments.
3939     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3940       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3941         return R;
3942     if (isa<PHINode>(Op0))
3943       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3944         return NV;
3945   }
3946
3947   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
3948     if (X == Op1)
3949       return ReplaceInstUsesWith(I,
3950                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3951
3952   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
3953     if (X == Op0)
3954       return ReplaceInstUsesWith(I,
3955                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3956
3957   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
3958     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3959       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
3960         Op1I->swapOperands();
3961         I.swapOperands();
3962         std::swap(Op0, Op1);
3963       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
3964         I.swapOperands();     // Simplified below.
3965         std::swap(Op0, Op1);
3966       }
3967     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
3968       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
3969         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
3970       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
3971         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
3972     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And && Op1I->hasOneUse()) {
3973       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
3974         Op1I->swapOperands();
3975       if (Op0 == Op1I->getOperand(1)) {                    // A^(B&A) -> (B&A)^A
3976         I.swapOperands();     // Simplified below.
3977         std::swap(Op0, Op1);
3978       }
3979     }
3980
3981   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3982     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
3983       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
3984         Op0I->swapOperands();
3985       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
3986         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp");
3987         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3988         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
3989       }
3990     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
3991       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
3992         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
3993       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
3994         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
3995     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && Op0I->hasOneUse()) {
3996       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                      // (A&B)^A -> (B&A)^A
3997         Op0I->swapOperands();
3998       if (Op0I->getOperand(1) == Op1 &&                    // (B&A)^A == ~B & A
3999           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4000         Instruction *N = BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(0), "tmp");
4001         InsertNewInstBefore(N, I);
4002         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4003       }
4004     }
4005
4006   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4007   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4008     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4009       return R;
4010
4011   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4012   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4013     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4014       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4015         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4016         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4017             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4018             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4019                               I.getType(), TD) &&
4020             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4021                               I.getType(), TD)) {
4022           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4023                                                          Op1C->getOperand(0),
4024                                                          I.getName());
4025           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4026           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4027         }
4028       }
4029
4030   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4031   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4032     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4033       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4034           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4035           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4036         Instruction *NewOp =
4037         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(SI0->getOperand(0),
4038                                                       SI1->getOperand(0),
4039                                                       SI0->getName()), I);
4040         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4041                                       SI1->getOperand(1));
4042       }
4043   }
4044     
4045   return Changed ? &I : 0;
4046 }
4047
4048 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
4049   return C->getSExtValue() >= 0;
4050 }
4051
4052 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4053 /// overflowed for this type.
4054 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4055                             ConstantInt *In2) {
4056   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
4057
4058   return cast<ConstantInt>(Result)->getZExtValue() <
4059          cast<ConstantInt>(In1)->getZExtValue();
4060 }
4061
4062 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4063 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4064 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4065 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4066   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4067   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4068   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4069   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4070
4071   // Build a mask for high order bits.
4072   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
4073
4074   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4075     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4076     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4077     Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4078     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4079       if (!OpC->isNullValue()) {
4080         OpC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4081         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4082         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4083           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4084         else {
4085           // Emit an add instruction.
4086           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4087              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4088                                        GEP->getName()+".offs"), I);
4089         }
4090       }
4091     } else {
4092       // Convert to correct type.
4093       Op = IC.InsertNewInstBefore(CastInst::createSExtOrBitCast(Op, IntPtrTy,
4094                                                Op->getName()+".c"), I);
4095       if (Size != 1)
4096         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4097         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4098                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
4099
4100       // Emit an add instruction.
4101       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4102                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
4103     }
4104   }
4105   return Result;
4106 }
4107
4108 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4109 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4110 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4111                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4112                                        Instruction &I) {
4113   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4114
4115   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4116     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4117       RHS = CI->getOperand(0);
4118
4119   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4120   if (PtrBase == RHS) {
4121     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4122     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4123     // each index is zero or not.
4124     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4125       Instruction *InVal = 0;
4126       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4127       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4128         bool EmitIt = true;
4129         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4130           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4131             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4132           if (C->isNullValue())
4133             EmitIt = false;
4134           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4135             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4136           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4137             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4138                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4139                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4140         }
4141
4142         if (EmitIt) {
4143           Instruction *Comp =
4144             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4145                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4146           if (InVal == 0)
4147             InVal = Comp;
4148           else {
4149             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4150             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4151             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4152               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4153             else                              // True if all are equal
4154               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4155           }
4156         }
4157       }
4158
4159       if (InVal)
4160         return InVal;
4161       else
4162         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4163         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4164                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4165     }
4166
4167     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4168     // the result to fold to a constant!
4169     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4170       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4171       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4172       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4173                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4174     }
4175   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4176     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4177     // compare the base pointer.
4178     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4179       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4180       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4181                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4182       if (IndicesTheSame)
4183         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4184           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4185             IndicesTheSame = false;
4186             break;
4187           }
4188
4189       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4190       if (IndicesTheSame)
4191         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4192                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4193
4194       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4195       // different, bail out.
4196       return 0;
4197     }
4198
4199     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4200     bool AllZeros = true;
4201     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4202       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4203           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4204         AllZeros = false;
4205         break;
4206       }
4207     if (AllZeros)
4208       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4209                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4210
4211     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4212     AllZeros = true;
4213     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4214       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4215           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4216         AllZeros = false;
4217         break;
4218       }
4219     if (AllZeros)
4220       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4221
4222     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4223       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4224       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4225       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4226       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4227         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4228           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4229                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4230             // Irreconcilable differences.
4231             NumDifferences = 2;
4232             break;
4233           } else {
4234             if (NumDifferences++) break;
4235             DiffOperand = i;
4236           }
4237         }
4238
4239       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4240         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4241                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4242                                                     Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4243       else if (NumDifferences == 1) {
4244         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4245         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4246         // Make sure we do a signed comparison here.
4247         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4248       }
4249     }
4250
4251     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4252     // the result to fold to a constant!
4253     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4254         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4255       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4256       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4257       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4258       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4259     }
4260   }
4261   return 0;
4262 }
4263
4264 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4265   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4266   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4267
4268   // Fold trivial predicates.
4269   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4270     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4271   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4272     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4273   
4274   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4275   if (Op0 == Op1) {
4276     switch (I.getPredicate()) {
4277     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4278     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4279     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4280     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4281       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4282     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4283     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4284     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4285       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4286       
4287     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4288     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4289     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4290     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4291       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4292       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4293       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4294       return &I;
4295       
4296     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4297     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4298     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4299     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4300       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4301       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4302       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4303       return &I;
4304     }
4305   }
4306     
4307   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4308     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4309
4310   // Handle fcmp with constant RHS
4311   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4312     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4313       switch (LHSI->getOpcode()) {
4314       case Instruction::PHI:
4315         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4316           return NV;
4317         break;
4318       case Instruction::Select:
4319         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4320         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4321         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4322         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4323         if (LHSI->hasOneUse()) {
4324           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4325             // Fold the known value into the constant operand.
4326             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4327             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4328             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4329                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4330                                                       I.getName()), I);
4331           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4332             // Fold the known value into the constant operand.
4333             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4334             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4335             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4336                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4337                                                       I.getName()), I);
4338           }
4339         }
4340
4341         if (Op1)
4342           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4343         break;
4344       }
4345   }
4346
4347   return Changed ? &I : 0;
4348 }
4349
4350 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4351   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4352   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4353   const Type *Ty = Op0->getType();
4354
4355   // icmp X, X
4356   if (Op0 == Op1)
4357     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4358                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4359
4360   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4361     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4362
4363   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
4364   // external weak linkage type.
4365   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
4366     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
4367       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
4368         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4369                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
4370
4371   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4372   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4373   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4374        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4375       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4376        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4377     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4378                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4379
4380   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4381   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4382     switch (I.getPredicate()) {
4383     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4384     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4385       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4386       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4387       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4388     }
4389     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4390       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4391
4392     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4393     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4394       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4395       // FALL THROUGH
4396     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4397     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4398       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4399       InsertNewInstBefore(Not, I);
4400       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4401     }
4402     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4403     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4404       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4405       // FALL THROUGH
4406     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4407     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4408       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4409       InsertNewInstBefore(Not, I);
4410       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4411     }
4412     }
4413   }
4414
4415   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4416   // can be folded into the comparison.
4417   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4418     switch (I.getPredicate()) {
4419     default: break;
4420     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4421       if (CI->isMinValue(false))
4422         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4423       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4424         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4425       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4426         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4427       break;
4428
4429     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4430       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4431         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4432       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4433         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4434       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4435         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4436       break;
4437
4438     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4439       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4440         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4441       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4442         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4443       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4444         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4445       break;
4446
4447     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4448       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4449         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4450       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4451         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4452       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4453         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4454       break;
4455
4456     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4457       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4458         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4459       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4460         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4461       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4462         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4463       break;
4464
4465     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4466       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4467         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4468       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4469         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4470       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4471         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4472       break;
4473
4474     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4475       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4476         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4477       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4478         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4479       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4480         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4481       break;
4482
4483     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4484       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4485         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4486       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4487         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4488       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4489         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4490       break;
4491     }
4492
4493     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4494     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4495     // already been handled above, this requires little checking.
4496     //
4497     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULE)
4498       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4499     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLE)
4500       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4501     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGE)
4502       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4503     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGE)
4504       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4505     
4506     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4507     // in the input.
4508     uint64_t KnownZero, KnownOne;
4509     if (SimplifyDemandedBits(Op0, cast<IntegerType>(Ty)->getBitMask(),
4510                              KnownZero, KnownOne, 0))
4511       return &I;
4512         
4513     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4514     // in.
4515     if (KnownOne | KnownZero) {
4516       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4517       // EQ and NE we use unsigned values.
4518       uint64_t UMin = 0, UMax = 0, URHSVal = 0;
4519       int64_t SMin = 0, SMax = 0, SRHSVal = 0;
4520       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4521         SRHSVal = CI->getSExtValue();
4522         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, SMin, 
4523                                                SMax);
4524       } else {
4525         URHSVal = CI->getZExtValue();
4526         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, UMin, 
4527                                                  UMax);
4528       }
4529       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4530       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4531       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4532         if (UMax < URHSVal || UMin > URHSVal)
4533           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4534         break;
4535       case ICmpInst::ICMP_NE:
4536         if (UMax < URHSVal || UMin > URHSVal)
4537           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4538         break;
4539       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4540         if (UMax < URHSVal)
4541           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4542         if (UMin > URHSVal)
4543           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4544         break;
4545       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4546         if (UMin > URHSVal)
4547           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4548         if (UMax < URHSVal)
4549           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4550         break;
4551       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4552         if (SMax < SRHSVal)
4553           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4554         if (SMin > SRHSVal)
4555           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4556         break;
4557       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4558         if (SMin > SRHSVal)
4559           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4560         if (SMax < SRHSVal)
4561           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4562         break;
4563       }
4564     }
4565           
4566     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4567     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4568     // instruction can be folded into the icmp 
4569     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4570       switch (LHSI->getOpcode()) {
4571       case Instruction::And:
4572         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
4573             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4574           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4575
4576           // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
4577           // and/compare to be the input width without changing the value
4578           // produced, eliminating a cast.
4579           if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0))) {
4580             // We can do this transformation if either the AND constant does not
4581             // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
4582             // Extending a relational comparison when we're checking the sign
4583             // bit would not work.
4584             if (Cast->hasOneUse() && isa<TruncInst>(Cast) &&
4585                 (I.isEquality() ||
4586                  (AndCST->getZExtValue() == (uint64_t)AndCST->getSExtValue()) &&
4587                  (CI->getZExtValue() == (uint64_t)CI->getSExtValue()))) {
4588               ConstantInt *NewCST;
4589               ConstantInt *NewCI;
4590               NewCST = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
4591                                          AndCST->getZExtValue());
4592               NewCI = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
4593                                         CI->getZExtValue());
4594               Instruction *NewAnd = 
4595                 BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0), NewCST, 
4596                                           LHSI->getName());
4597               InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
4598               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NewAnd, NewCI);
4599             }
4600           }
4601           
4602           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
4603           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
4604           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
4605           // access.
4606           BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
4607           if (Shift && !Shift->isShift())
4608             Shift = 0;
4609
4610           ConstantInt *ShAmt;
4611           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
4612           const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
4613           const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
4614
4615           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
4616           // into the mask.  This can only happen with signed shift
4617           // rights, as they sign-extend.
4618           if (ShAmt) {
4619             bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
4620             if (!CanFold) {
4621               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
4622               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
4623               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getZExtValue();
4624               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
4625
4626               Constant *OShAmt = ConstantInt::get(AndTy, ShAmtVal);
4627               Constant *ShVal =
4628                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(AndTy), 
4629                                      OShAmt);
4630               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
4631                 CanFold = true;
4632             }
4633
4634             if (CanFold) {
4635               Constant *NewCst;
4636               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
4637                 NewCst = ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt);
4638               else
4639                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
4640
4641               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
4642               // compared.
4643               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
4644                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
4645                 // As a special case, check to see if this means that the
4646                 // result is always true or false now.
4647                 if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
4648                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4649                 if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
4650                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4651               } else {
4652                 I.setOperand(1, NewCst);
4653                 Constant *NewAndCST;
4654                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
4655                   NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
4656                 else
4657                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
4658                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
4659                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
4660                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
4661                 AddUsesToWorkList(I);
4662                 return &I;
4663               }
4664             }
4665           }
4666           
4667           // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
4668           // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
4669           // of a loop if Y is invariant and X is not.
4670           if (Shift && Shift->hasOneUse() && CI->isNullValue() &&
4671               I.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
4672               isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
4673             // Compute C << Y.
4674             Value *NS;
4675             if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
4676               NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
4677                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
4678             } else {
4679               // Insert a logical shift.
4680               NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
4681                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
4682             }
4683             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), I);
4684
4685             // Compute X & (C << Y).
4686             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(
4687                 Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
4688             InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
4689             
4690             I.setOperand(0, NewAnd);
4691             return &I;
4692           }
4693         }
4694         break;
4695
4696       case Instruction::Shl:         // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
4697         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4698           if (I.isEquality()) {
4699             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4700
4701             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
4702             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
4703             // simplified.
4704             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
4705               break;
4706
4707             // If we are comparing against bits always shifted out, the
4708             // comparison cannot succeed.
4709             Constant *Comp =
4710               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt), ShAmt);
4711             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
4712               bool IsICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
4713               Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
4714               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
4715             }
4716
4717             if (LHSI->hasOneUse()) {
4718               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
4719               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
4720               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
4721               Constant *Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4722
4723               Instruction *AndI =
4724                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
4725                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
4726               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
4727               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
4728                                      ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt));
4729             }
4730           }
4731         }
4732         break;
4733
4734       case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
4735       case Instruction::AShr:
4736         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4737           if (I.isEquality()) {
4738             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
4739             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
4740             // simplified.
4741             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4742             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
4743               break;
4744
4745             // If we are comparing against bits always shifted out, the
4746             // comparison cannot succeed.
4747             Constant *Comp;
4748             if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr) 
4749               Comp = ConstantExpr::getLShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
4750                                            ShAmt);
4751             else
4752               Comp = ConstantExpr::getAShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
4753                                            ShAmt);
4754
4755             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
4756               bool IsICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
4757               Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
4758               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
4759             }
4760
4761             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
4762               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
4763
4764               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
4765               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
4766               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
4767               Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
4768               Constant *Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4769
4770               Instruction *AndI =
4771                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
4772                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
4773               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
4774               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
4775                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
4776             }
4777           }
4778         }
4779         break;
4780
4781       case Instruction::SDiv:
4782       case Instruction::UDiv:
4783         // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
4784         // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
4785         // Determine, based on the divide type, what the range is being 
4786         // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
4787         // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
4788         // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
4789         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4790           // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
4791           // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
4792           // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
4793           // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
4794           // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
4795           // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
4796           // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
4797           // if it finds it. 
4798           bool DivIsSigned = LHSI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
4799           if (!I.isEquality() && DivIsSigned != I.isSignedPredicate())
4800             break;
4801
4802           // Initialize the variables that will indicate the nature of the
4803           // range check.
4804           bool LoOverflow = false, HiOverflow = false;
4805           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
4806
4807           // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
4808           // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
4809           // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
4810           // instead of computing a divide. 
4811           ConstantInt *Prod = 
4812             cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(CI, DivRHS));
4813
4814           // Determine if the product overflows by seeing if the product is
4815           // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
4816           // as in the LHS instruction that we're folding. 
4817           bool ProdOV = !DivRHS->isNullValue() && 
4818             (DivIsSigned ?  ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
4819               ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CI;
4820
4821           // Get the ICmp opcode
4822           ICmpInst::Predicate predicate = I.getPredicate();
4823
4824           if (DivRHS->isNullValue()) {  
4825             // Don't hack on divide by zeros!
4826           } else if (!DivIsSigned) {  // udiv
4827             LoBound = Prod;
4828             LoOverflow = ProdOV;
4829             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
4830           } else if (isPositive(DivRHS)) { // Divisor is > 0.
4831             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
4832               // Can't overflow.
4833               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
4834               HiBound = DivRHS;
4835             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
4836               LoBound = Prod;
4837               LoOverflow = ProdOV;
4838               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
4839             } else {                       // (X / pos) op neg
4840               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
4841               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
4842                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
4843               HiBound = Prod;
4844               HiOverflow = ProdOV;
4845             }
4846           } else {                         // Divisor is < 0.
4847             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
4848               LoBound = AddOne(DivRHS);
4849               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
4850               if (HiBound == DivRHS)
4851                 LoBound = 0;               // - INTMIN = INTMIN
4852             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
4853               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
4854               if (!LoOverflow)
4855                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
4856               HiBound = AddOne(Prod);
4857             } else {                       // (X / neg) op neg
4858               LoBound = Prod;
4859               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
4860               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
4861             }
4862
4863             // Dividing by a negate swaps the condition.
4864             predicate = ICmpInst::getSwappedPredicate(predicate);
4865           }
4866
4867           if (LoBound) {
4868             Value *X = LHSI->getOperand(0);
4869             switch (predicate) {
4870             default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
4871             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4872               if (LoOverflow && HiOverflow)
4873                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4874               else if (HiOverflow)
4875                 return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SGE : 
4876                                     ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
4877               else if (LoOverflow)
4878                 return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
4879                                     ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
4880               else
4881                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
4882                                        true, I);
4883             case ICmpInst::ICMP_NE:
4884               if (LoOverflow && HiOverflow)
4885                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4886               else if (HiOverflow)
4887                 return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SLT : 
4888                                     ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
4889               else if (LoOverflow)
4890                 return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
4891                                     ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
4892               else
4893                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
4894                                        false, I);
4895             case ICmpInst::ICMP_ULT:
4896             case ICmpInst::ICMP_SLT:
4897               if (LoOverflow)
4898                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4899               return new ICmpInst(predicate, X, LoBound);
4900             case ICmpInst::ICMP_UGT:
4901             case ICmpInst::ICMP_SGT:
4902               if (HiOverflow)
4903                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4904               if (predicate == ICmpInst::ICMP_UGT)
4905                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
4906               else
4907                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
4908             }
4909           }
4910         }
4911         break;
4912       }
4913
4914     // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
4915     if (I.isEquality()) {
4916       bool isICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
4917
4918       // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
4919       // the second operand is a constant, simplify a bit.
4920       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4921         switch (BO->getOpcode()) {
4922         case Instruction::SRem:
4923           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
4924           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&
4925               BO->hasOneUse()) {
4926             int64_t V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getSExtValue();
4927             if (V > 1 && isPowerOf2_64(V)) {
4928               Value *NewRem = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createURem(
4929                   BO->getOperand(0), BO->getOperand(1), BO->getName()), I);
4930               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NewRem, 
4931                                   Constant::getNullValue(BO->getType()));
4932             }
4933           }
4934           break;
4935         case Instruction::Add:
4936           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
4937           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
4938             if (BO->hasOneUse())
4939               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0),
4940                                   ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
4941           } else if (CI->isNullValue()) {
4942             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
4943             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
4944             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
4945
4946             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
4947               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BOp0, NegVal);
4948             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
4949               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NegVal, BOp1);
4950             else if (BO->hasOneUse()) {
4951               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
4952               InsertNewInstBefore(Neg, I);
4953               Neg->takeName(BO);
4954               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BOp0, Neg);
4955             }
4956           }
4957           break;
4958         case Instruction::Xor:
4959           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
4960           // the explicit xor.
4961           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
4962             return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
4963                                 ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
4964
4965           // FALLTHROUGH
4966         case Instruction::Sub:
4967           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
4968           if (CI->isNullValue())
4969             return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0),
4970                                 BO->getOperand(1));
4971           break;
4972
4973         case Instruction::Or:
4974           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
4975           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
4976           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
4977             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
4978             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
4979               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4980                                                              isICMP_NE));
4981           }
4982           break;
4983
4984         case Instruction::And:
4985           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
4986             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
4987             // comparison can never succeed!
4988             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
4989                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
4990               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4991                                                              isICMP_NE));
4992
4993             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
4994             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
4995               return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
4996                                   ICmpInst::ICMP_NE, Op0,
4997                                   Constant::getNullValue(CI->getType()));
4998
4999             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5000             if (isSignBit(BOC)) {
5001               Value *X = BO->getOperand(0);
5002               Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5003               ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5004                 ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5005               return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5006             }
5007
5008             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5009             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
5010               Value *X = BO->getOperand(0);
5011               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5012               ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5013                 ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5014               return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5015             }
5016
5017           }
5018         default: break;
5019         }
5020       } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
5021         // Handle set{eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5022         switch (II->getIntrinsicID()) {
5023         default: break;
5024         case Intrinsic::bswap_i16: 
5025           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5026           WorkList.push_back(II);  // Dead?
5027           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5028           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int16Ty,
5029                                            ByteSwap_16(CI->getZExtValue())));
5030           return &I;
5031         case Intrinsic::bswap_i32:   
5032           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5033           WorkList.push_back(II);  // Dead?
5034           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5035           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
5036                                            ByteSwap_32(CI->getZExtValue())));
5037           return &I;
5038         case Intrinsic::bswap_i64:   
5039           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5040           WorkList.push_back(II);  // Dead?
5041           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5042           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int64Ty,
5043                                            ByteSwap_64(CI->getZExtValue())));
5044           return &I;
5045         }
5046       }
5047     } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5048       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, then 
5049       // since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5050       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5051         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5052         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5053         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5054         if (SrcTy->isInteger() && 
5055             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5056           // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5057           // smaller constant values.
5058           switch (I.getPredicate()) {
5059             default: break;
5060             case ICmpInst::ICMP_ULT: { // X u< 128 => X s> -1
5061               ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
5062               if (CUI->getZExtValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
5063                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5064                                     ConstantInt::get(SrcTy, -1));
5065               break;
5066             }
5067             case ICmpInst::ICMP_UGT: { // X u> 127 => X s< 0
5068               ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
5069               if (CUI->getZExtValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
5070                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5071                                     Constant::getNullValue(SrcTy));
5072               break;
5073             }
5074           }
5075
5076         }
5077       }
5078     }
5079   }
5080
5081   // Handle icmp with constant RHS
5082   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5083     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5084       switch (LHSI->getOpcode()) {
5085       case Instruction::GetElementPtr:
5086         if (RHSC->isNullValue()) {
5087           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5088           bool isAllZeros = true;
5089           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5090             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5091                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5092               isAllZeros = false;
5093               break;
5094             }
5095           if (isAllZeros)
5096             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5097                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5098         }
5099         break;
5100
5101       case Instruction::PHI:
5102         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5103           return NV;
5104         break;
5105       case Instruction::Select:
5106         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5107         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5108         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5109         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5110         if (LHSI->hasOneUse()) {
5111           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5112             // Fold the known value into the constant operand.
5113             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5114             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5115             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5116                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5117                                                    I.getName()), I);
5118           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5119             // Fold the known value into the constant operand.
5120             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5121             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5122             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5123                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5124                                                    I.getName()), I);
5125           }
5126         }
5127
5128         if (Op1)
5129           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5130         break;
5131       }
5132   }
5133
5134   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5135   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5136     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5137       return NI;
5138   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5139     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5140                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5141       return NI;
5142
5143   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5144   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5145   // now.
5146   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5147     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5148         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5149       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5150       // operand, where it can often be eliminated completely.
5151       Op0 = CI->getOperand(0);
5152
5153       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5154       // so eliminate it as well.
5155       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5156         Op1 = CI2->getOperand(0);
5157
5158       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5159       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5160         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5161           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5162         } else {
5163           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5164           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5165         }
5166       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5167     }
5168   }
5169   
5170   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5171     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5172     // This comes up when you have code like
5173     //   int X = A < B;
5174     //   if (X) ...
5175     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5176     // with a constant or another cast from the same type.
5177     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5178       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5179         return R;
5180   }
5181   
5182   if (I.isEquality()) {
5183     Value *A, *B, *C, *D;
5184     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5185       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5186         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5187         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5188                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5189       }
5190
5191       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5192         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5193         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5194           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5195             if (Op1->hasOneUse()) {
5196               Constant *NC = ConstantExpr::getXor(C1, C2);
5197               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5198               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5199                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5200             }
5201         
5202         // A^B == A^D -> B == D
5203         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5204         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5205         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5206         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5207       }
5208     }
5209     
5210     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5211         (A == Op0 || B == Op0)) {
5212       // A == (A^B)  ->  B == 0
5213       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5214       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5215                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5216     }
5217     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5218       // (A-B) == A  ->  B == 0
5219       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5220                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5221     }
5222     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5223       // A == (A-B)  ->  B == 0
5224       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5225                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5226     }
5227     
5228     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5229     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5230         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5231         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5232       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5233       
5234       if (A == C) {
5235         X = B; Y = D; Z = A;
5236       } else if (A == D) {
5237         X = B; Y = C; Z = A;
5238       } else if (B == C) {
5239         X = A; Y = D; Z = B;
5240       } else if (B == D) {
5241         X = A; Y = C; Z = B;
5242       }
5243       
5244       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5245         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5246         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5247         I.setOperand(0, Op1);
5248         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5249         return &I;
5250       }
5251     }
5252   }
5253   return Changed ? &I : 0;
5254 }
5255
5256 // visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5257 // We only handle extending casts so far.
5258 //
5259 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5260   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5261   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5262   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5263   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5264   Value *RHSCIOp;
5265
5266   // We only handle extension cast instructions, so far. Enforce this.
5267   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5268       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5269     return 0;
5270
5271   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5272   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5273
5274   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5275     // Not an extension from the same type?
5276     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5277     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5278       return 0;
5279     
5280     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5281     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5282     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5283       return 0;
5284
5285     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5286     // then we can't handle this.
5287     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5288       return 0;
5289     
5290     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5291     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5292   }
5293
5294   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5295   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5296   if (!CI)
5297     return 0;
5298
5299   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5300   // reextended to DestTy.
5301   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5302   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5303
5304   // If the re-extended constant didn't change...
5305   if (Res2 == CI) {
5306     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5307     // For example, we might have:
5308     //    %A = sext short %X to uint
5309     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5310     // It is incorrect to transform this into 
5311     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5312     // because %A may have negative value. 
5313     //
5314     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5315     // OR operation is EQ/NE.
5316     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5317       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5318     else
5319       return 0;
5320   }
5321
5322   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5323   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5324
5325   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5326   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5327   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5328     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5329   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5330     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5331
5332   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5333   // should have been folded away previously and not enter in here.
5334   Value *Result;
5335   if (isSignedCmp) {
5336     // We're performing a signed comparison.
5337     if (cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue() < 0)
5338       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5339     else
5340       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5341   } else {
5342     // We're performing an unsigned comparison.
5343     if (isSignedExt) {
5344       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5345       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5346       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5347       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5348                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5349     } else {
5350       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5351       Result = ConstantInt::getTrue();
5352     }
5353   }
5354
5355   // Finally, return the value computed.
5356   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5357       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5358     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5359   } else {
5360     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5361             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5362            "ICmp should be folded!");
5363     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5364       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5365     else
5366       return BinaryOperator::createNot(Result);
5367   }
5368 }
5369
5370 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5371   return commonShiftTransforms(I);
5372 }
5373
5374 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5375   return commonShiftTransforms(I);
5376 }
5377
5378 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5379   return commonShiftTransforms(I);
5380 }
5381
5382 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5383   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5384   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5385
5386   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5387   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5388   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5389       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5390     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5391   
5392   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5393     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5394       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5395     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5396       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5397   }
5398   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5399     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5400       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5401     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5402       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5403   }
5404
5405   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5406   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5407     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5408       if (CSI->isAllOnesValue())
5409         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5410
5411   // Try to fold constant and into select arguments.
5412   if (isa<Constant>(Op0))
5413     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5414       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5415         return R;
5416
5417   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5418   if (I.isArithmeticShift()) {
5419     if (MaskedValueIsZero(Op0,
5420                           1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))) {
5421       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5422     }
5423   }
5424
5425   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5426     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5427       return Res;
5428   return 0;
5429 }
5430
5431 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5432                                                BinaryOperator &I) {
5433   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5434
5435   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5436   // purpose is to compute bits we don't care about.
5437   uint64_t KnownZero, KnownOne;
5438   if (SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
5439                            KnownZero, KnownOne))
5440     return &I;
5441   
5442   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5443   // of a signed value.
5444   //
5445   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5446   if (Op1->getZExtValue() >= TypeBits) {
5447     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5448       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5449     else {
5450       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5451       return &I;
5452     }
5453   }
5454   
5455   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5456   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5457     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5458       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5459         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5460                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5461   
5462   // Try to fold constant and into select arguments.
5463   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5464     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5465       return R;
5466   if (isa<PHINode>(Op0))
5467     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5468       return NV;
5469   
5470   if (Op0->hasOneUse()) {
5471     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5472       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5473       Value *V1, *V2;
5474       ConstantInt *CC;
5475       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5476         default: break;
5477         case Instruction::Add:
5478         case Instruction::And:
5479         case Instruction::Or:
5480         case Instruction::Xor: {
5481           // These operators commute.
5482           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5483           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5484               match(Op0BO->getOperand(1),
5485                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5486             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5487                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5488                                             Op0BO->getName());
5489             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5490             Instruction *X = 
5491               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5492                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5493             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5494             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
5495             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
5496             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
5497           }
5498           
5499           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5500           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5501           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() && V2 == Op1 &&
5502               match(Op0BOOp1, 
5503                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5504               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)-> hasOneUse()) {
5505             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5506                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5507                                                      Op0BO->getName());
5508             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5509             Instruction *XM =
5510               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5511                                         V1->getName()+".mask");
5512             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5513             
5514             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5515           }
5516         }
5517           
5518         // FALL THROUGH.
5519         case Instruction::Sub: {
5520           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5521           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5522               match(Op0BO->getOperand(0),
5523                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5524             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5525                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5526                                                      Op0BO->getName());
5527             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5528             Instruction *X =
5529               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5530                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5531             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5532             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
5533             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
5534             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
5535           }
5536           
5537           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5538           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5539               match(Op0BO->getOperand(0),
5540                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5541                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5542               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5543                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5544             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5545                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5546                                                      Op0BO->getName());
5547             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5548             Instruction *XM =
5549               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5550                                         V1->getName()+".mask");
5551             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5552             
5553             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5554           }
5555           
5556           break;
5557         }
5558       }
5559       
5560       
5561       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5562       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5563       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5564         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5565         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5566         
5567         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5568           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5569           case Instruction::Add:
5570             isValid = isLeftShift;
5571             break;
5572           case Instruction::Or:
5573           case Instruction::Xor:
5574             highBitSet = false;
5575             break;
5576           case Instruction::And:
5577             highBitSet = true;
5578             break;
5579         }
5580         
5581         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
5582         // by the logical operation, do not perform the transformation.
5583         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
5584         // the constant which would cause it to be modified for this
5585         // operation.
5586         //
5587         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
5588           uint64_t Val = Op0C->getZExtValue();
5589           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
5590         }
5591         
5592         if (isValid) {
5593           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
5594           
5595           Instruction *NewShift =
5596             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
5597           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
5598           NewShift->takeName(Op0BO);
5599           
5600           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
5601                                         NewRHS);
5602         }
5603       }
5604     }
5605   }
5606   
5607   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
5608   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5609   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
5610     ShiftOp = 0;
5611   
5612   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
5613     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
5614     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getZExtValue();
5615     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getZExtValue();
5616     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
5617     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
5618     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
5619     
5620     unsigned AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
5621     if (AmtSum > I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())
5622       AmtSum = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5623     
5624     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
5625     
5626     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
5627     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
5628       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
5629                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5630     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
5631                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
5632       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
5633       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5634     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
5635                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5636       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
5637       Instruction *Shift =
5638         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5639       InsertNewInstBefore(Shift, I);
5640
5641       uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt2;
5642       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5643     }
5644     
5645     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
5646     // right.  See if the amounts are equal.
5647     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
5648       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
5649       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
5650         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() << ShiftAmt1;
5651         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5652       }
5653       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
5654       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5655         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt1;
5656         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5657       }
5658       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
5659       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
5660       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
5661       // generators.
5662       const Type *SExtType = 0;
5663       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
5664       case 8 : SExtType = Type::Int8Ty; break;
5665       case 16: SExtType = Type::Int16Ty; break;
5666       case 32: SExtType = Type::Int32Ty; break;
5667       default: break;
5668       }
5669       if (SExtType) {
5670         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
5671         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
5672         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
5673       }
5674       // Otherwise, we can't handle it yet.
5675     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
5676       unsigned ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
5677       
5678       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
5679       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
5680         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
5681                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
5682         Instruction *Shift =
5683           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5684         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5685         
5686         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() << ShiftAmt2;
5687         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5688       }
5689       
5690       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
5691       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5692         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
5693         Instruction *Shift =
5694           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5695         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5696         
5697         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt2;
5698         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5699       }
5700       
5701       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
5702     } else {
5703       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
5704       unsigned ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
5705
5706       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
5707       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
5708         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
5709                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
5710         Instruction *Shift =
5711           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
5712                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5713         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5714         
5715         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() << ShiftAmt2;
5716         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5717       }
5718       
5719       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
5720       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5721         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
5722         Instruction *Shift =
5723           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5724         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5725         
5726         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt2;
5727         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
5728       }
5729       
5730       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
5731     }
5732   }
5733   return 0;
5734 }
5735
5736
5737 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
5738 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
5739 /// X*Scale+Offset.
5740 ///
5741 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
5742                                         unsigned &Offset) {
5743   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
5744   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
5745     Offset = CI->getZExtValue();
5746     Scale  = 1;
5747     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
5748   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
5749     if (I->getNumOperands() == 2) {
5750       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
5751         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
5752           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
5753           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
5754           Offset = 0;
5755           return I->getOperand(0);
5756         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
5757           // This value is scaled by 'CUI'.
5758           Scale = CUI->getZExtValue();
5759           Offset = 0;
5760           return I->getOperand(0);
5761         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5762           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
5763           // where C1 is divisible by C2.
5764           unsigned SubScale;
5765           Value *SubVal = 
5766             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
5767           Offset += CUI->getZExtValue();
5768           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
5769             Scale = SubScale;
5770             return SubVal;
5771           }
5772         }
5773       }
5774     }
5775   }
5776
5777   // Otherwise, we can't look past this.
5778   Scale = 1;
5779   Offset = 0;
5780   return Val;
5781 }
5782
5783
5784 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
5785 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
5786 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
5787                                                    AllocationInst &AI) {
5788   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
5789   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
5790   
5791   // Remove any uses of AI that are dead.
5792   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
5793   std::vector<Instruction*> DeadUsers;
5794   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
5795     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
5796     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
5797       while (UI != E && *UI == User)
5798         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
5799       
5800       // Add operands to the worklist.
5801       AddUsesToWorkList(*User);
5802       ++NumDeadInst;
5803       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
5804       
5805       User->eraseFromParent();
5806       removeFromWorkList(User);
5807     }
5808   }
5809   
5810   // Get the type really allocated and the type casted to.
5811   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
5812   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
5813   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
5814
5815   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
5816   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
5817   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
5818
5819   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
5820   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
5821   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
5822   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
5823
5824   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
5825   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
5826   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
5827
5828   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
5829   // size argument.
5830   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
5831   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
5832     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
5833  
5834   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
5835   // do the xform.
5836   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
5837       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
5838
5839   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
5840   Value *Amt = 0;
5841   if (Scale == 1) {
5842     Amt = NumElements;
5843   } else {
5844     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
5845     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
5846     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
5847       Amt = ConstantExpr::getMul(
5848               cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
5849     // otherwise multiply the amount and the number of elements
5850     else if (Scale != 1) {
5851       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
5852       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
5853     }
5854   }
5855   
5856   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
5857     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset);
5858     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
5859     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
5860   }
5861   
5862   AllocationInst *New;
5863   if (isa<MallocInst>(AI))
5864     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
5865   else
5866     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
5867   InsertNewInstBefore(New, AI);
5868   New->takeName(&AI);
5869   
5870   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
5871   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
5872   // die soon.
5873   if (!AI.hasOneUse()) {
5874     AddUsesToWorkList(AI);
5875     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
5876     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
5877     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
5878     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
5879     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
5880   }
5881   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
5882 }
5883
5884 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
5885 /// and return it without inserting any new casts.  This is used by code that
5886 /// tries to decide whether promoting or shrinking integer operations to wider
5887 /// or smaller types will allow us to eliminate a truncate or extend.
5888 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
5889                                        int &NumCastsRemoved) {
5890   if (isa<Constant>(V)) return true;
5891   
5892   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
5893   if (!I || !I->hasOneUse()) return false;
5894   
5895   switch (I->getOpcode()) {
5896   case Instruction::And:
5897   case Instruction::Or:
5898   case Instruction::Xor:
5899     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
5900     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved) &&
5901            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved);
5902   case Instruction::AShr:
5903   case Instruction::LShr:
5904   case Instruction::Shl:
5905     // If this is just a bitcast changing the sign of the operation, we can
5906     // convert if the operand can be converted.
5907     if (V->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == Ty->getPrimitiveSizeInBits())
5908       return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved);
5909     break;
5910   case Instruction::Trunc:
5911   case Instruction::ZExt:
5912   case Instruction::SExt:
5913   case Instruction::BitCast:
5914     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
5915     // it, and this will remove a cast overall.
5916     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
5917       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
5918       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
5919       // casts first.
5920       if (isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
5921         return true;
5922       
5923       ++NumCastsRemoved;
5924       return true;
5925     }
5926     break;
5927   default:
5928     // TODO: Can handle more cases here.
5929     break;
5930   }
5931   
5932   return false;
5933 }
5934
5935 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
5936 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
5937 /// evaluate the expression.
5938 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
5939                                              bool isSigned ) {
5940   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
5941     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
5942
5943   // Otherwise, it must be an instruction.
5944   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
5945   Instruction *Res = 0;
5946   switch (I->getOpcode()) {
5947   case Instruction::And:
5948   case Instruction::Or:
5949   case Instruction::Xor: {
5950     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
5951     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
5952     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
5953                                  LHS, RHS, I->getName());
5954     break;
5955   }
5956   case Instruction::AShr:
5957   case Instruction::LShr:
5958   case Instruction::Shl: {
5959     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
5960     Res = BinaryOperator::create(Instruction::BinaryOps(I->getOpcode()), LHS, 
5961                                  I->getOperand(1), I->getName());
5962     break;
5963   }    
5964   case Instruction::Trunc:
5965   case Instruction::ZExt:
5966   case Instruction::SExt:
5967   case Instruction::BitCast:
5968     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
5969     // just return the source. There's no need to insert it because its not new.
5970     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
5971       return I->getOperand(0);
5972     
5973     // Some other kind of cast, which shouldn't happen, so just ..
5974     // FALL THROUGH
5975   default: 
5976     // TODO: Can handle more cases here.
5977     assert(0 && "Unreachable!");
5978     break;
5979   }
5980   
5981   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
5982 }
5983
5984 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
5985 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
5986   Value *Src = CI.getOperand(0);
5987
5988   // Casting undef to anything results in undef so might as just replace it and
5989   // get rid of the cast.
5990   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
5991     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
5992
5993   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If its eliminable we just
5994   // eliminate it now.
5995   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
5996     if (Instruction::CastOps opc = 
5997         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
5998       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
5999       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6000       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6001     }
6002   }
6003
6004   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6005   // this into a cast of the original pointer!
6006   //
6007   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6008     bool AllZeroOperands = true;
6009     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
6010       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
6011           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
6012         AllZeroOperands = false;
6013         break;
6014       }
6015     if (AllZeroOperands) {
6016       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6017       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6018       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6019       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6020       return &CI;
6021     }
6022   }
6023     
6024   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
6025   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
6026   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
6027     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
6028       return V;
6029
6030   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6031   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6032     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6033       return NV;
6034
6035   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6036   if (isa<PHINode>(Src))
6037     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6038       return NV;
6039   
6040   return 0;
6041 }
6042
6043 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCONVERT can have both operands as
6044 /// integers. This function implements the common transforms for all those
6045 /// cases.
6046 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6047 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6048   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6049     return Result;
6050
6051   Value *Src = CI.getOperand(0);
6052   const Type *SrcTy = Src->getType();
6053   const Type *DestTy = CI.getType();
6054   unsigned SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6055   unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6056
6057   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6058   // purpose is to compute bits we don't care about.
6059   uint64_t KnownZero = 0, KnownOne = 0;
6060   if (SimplifyDemandedBits(&CI, cast<IntegerType>(DestTy)->getBitMask(),
6061                            KnownZero, KnownOne))
6062     return &CI;
6063
6064   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6065   // can't do anything more. 
6066   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6067   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6068     return 0;
6069
6070   // Attempt to propagate the cast into the instruction.
6071   int NumCastsRemoved = 0;
6072   if (CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, NumCastsRemoved)) {
6073     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6074     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a noop-cast
6075     // this just removes a noop cast which isn't pointful, but simplifies
6076     // the code.  If this is a zero-extension, we need to do an AND to
6077     // maintain the clear top-part of the computation, so we require that
6078     // the input have eliminated at least one cast.  If this is a sign
6079     // extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6080     // require that two casts have been eliminated.
6081     bool DoXForm = CI.isNoopCast(TD->getIntPtrType());
6082     if (!DoXForm) {
6083       switch (CI.getOpcode()) {
6084         case Instruction::Trunc:
6085           DoXForm = true;
6086           break;
6087         case Instruction::ZExt:
6088           DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6089           break;
6090         case Instruction::SExt:
6091           DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6092           break;
6093         case Instruction::BitCast:
6094           DoXForm = false;
6095           break;
6096         default:
6097           // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6098           // get here because of the check above.
6099           assert(!"Unknown cast type .. unreachable");
6100           break;
6101       }
6102     }
6103     
6104     if (DoXForm) {
6105       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6106                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6107       assert(Res->getType() == DestTy);
6108       switch (CI.getOpcode()) {
6109       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6110       case Instruction::Trunc:
6111       case Instruction::BitCast:
6112         // Just replace this cast with the result.
6113         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6114       case Instruction::ZExt: {
6115         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6116         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6117         Constant *C = 
6118           ConstantInt::get(Type::Int64Ty, (1ULL << SrcBitSize)-1);
6119         if (DestBitSize < 64)
6120           C = ConstantExpr::getTrunc(C, DestTy);
6121         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6122       }
6123       case Instruction::SExt:
6124         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6125         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6126             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6127                              CI), DestTy);
6128       }
6129     }
6130   }
6131   
6132   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6133   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6134
6135   switch (SrcI->getOpcode()) {
6136   case Instruction::Add:
6137   case Instruction::Mul:
6138   case Instruction::And:
6139   case Instruction::Or:
6140   case Instruction::Xor:
6141     // If we are discarding information, or just changing the sign, 
6142     // rewrite.
6143     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6144       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6145       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6146       // only be converting signedness, which is a noop.
6147       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6148           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6149           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6150         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6151         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6152         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6153         return BinaryOperator::create(
6154             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6155       }
6156     }
6157
6158     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6159     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6160         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6161         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6162         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6163       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6164       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6165     }
6166     break;
6167   case Instruction::SDiv:
6168   case Instruction::UDiv:
6169   case Instruction::SRem:
6170   case Instruction::URem:
6171     // If we are just changing the sign, rewrite.
6172     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6173       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6174       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6175       // only be converting signedness, which is a noop.
6176       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6177           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6178         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6179                                               Op0, DestTy, SrcI);
6180         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6181                                               Op1, DestTy, SrcI);
6182         return BinaryOperator::create(
6183           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6184       }
6185     }
6186     break;
6187
6188   case Instruction::Shl:
6189     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6190     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6191     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6192     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6193     // in the value.
6194     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6195         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6196       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6197           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6198       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6199       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6200       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6201     }
6202     break;
6203   case Instruction::AShr:
6204     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6205     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6206     // simplifications.
6207     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6208         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6209       unsigned ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getZExtValue();
6210       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6211         // Insert the new logical shift right.
6212         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6213       }
6214     }
6215     break;
6216
6217   case Instruction::ICmp:
6218     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and casting it
6219     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6220     // cast to integer to avoid the comparison.
6221     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6222       uint64_t Op1CV = Op1C->getZExtValue();
6223       // cast (X == 0) to int --> X^1      iff X has only the low bit set.
6224       // cast (X == 0) to int --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6225       // cast (X == 1) to int --> X        iff X has only the low bit set.
6226       // cast (X == 2) to int --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6227       // cast (X != 0) to int --> X        iff X has only the low bit set.
6228       // cast (X != 0) to int --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6229       // cast (X != 1) to int --> X^1      iff X has only the low bit set.
6230       // cast (X != 2) to int --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6231       if (Op1CV == 0 || isPowerOf2_64(Op1CV)) {
6232         // If Op1C some other power of two, convert:
6233         uint64_t KnownZero, KnownOne;
6234         uint64_t TypeMask = Op1C->getType()->getBitMask();
6235         ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6236
6237         // This only works for EQ and NE
6238         ICmpInst::Predicate pred = cast<ICmpInst>(SrcI)->getPredicate();
6239         if (pred != ICmpInst::ICMP_NE && pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
6240           break;
6241         
6242         if (isPowerOf2_64(KnownZero^TypeMask)) { // Exactly 1 possible 1?
6243           bool isNE = pred == ICmpInst::ICMP_NE;
6244           if (Op1CV && (Op1CV != (KnownZero^TypeMask))) {
6245             // (X&4) == 2 --> false
6246             // (X&4) != 2 --> true
6247             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6248             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6249             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6250           }
6251           
6252           unsigned ShiftAmt = Log2_64(KnownZero^TypeMask);
6253           Value *In = Op0;
6254           if (ShiftAmt) {
6255             // Perform a logical shr by shiftamt.
6256             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6257             In = InsertNewInstBefore(
6258               BinaryOperator::createLShr(In,
6259                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6260                                      In->getName()+".lobit"), CI);
6261           }
6262           
6263           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6264             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6265             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6266             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6267           }
6268           
6269           if (CI.getType() == In->getType())
6270             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6271           else
6272             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6273         }
6274       }
6275     }
6276     break;
6277   }
6278   return 0;
6279 }
6280
6281 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(CastInst &CI) {
6282   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6283     return Result;
6284   
6285   Value *Src = CI.getOperand(0);
6286   const Type *Ty = CI.getType();
6287   unsigned DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6288   
6289   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6290     switch (SrcI->getOpcode()) {
6291     default: break;
6292     case Instruction::LShr:
6293       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6294       // are already zeros.
6295       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6296         unsigned ShAmt = ShAmtV->getZExtValue();
6297         
6298         // Get a mask for the bits shifting in.
6299         uint64_t Mask = (~0ULL >> (64-ShAmt)) << DestBitWidth;
6300         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6301         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6302           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6303             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6304
6305           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6306           // shift.
6307           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6308           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6309                                        Ty, CI);
6310           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6311         }
6312       } else {     // This is a variable shr.
6313         
6314         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6315         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6316         // loop-invariant and CSE'd.
6317         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6318           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6319
6320           Value *V = InsertNewInstBefore(
6321               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6322                                      "tmp"), CI);
6323           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6324                                                             SrcI->getOperand(0),
6325                                                             "tmp"), CI);
6326           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6327           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6328         }
6329       }
6330       break;
6331     }
6332   }
6333   
6334   return 0;
6335 }
6336
6337 Instruction *InstCombiner::visitZExt(CastInst &CI) {
6338   // If one of the common conversion will work ..
6339   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6340     return Result;
6341
6342   Value *Src = CI.getOperand(0);
6343
6344   // If this is a cast of a cast
6345   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6346     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6347     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6348     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6349     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6350       // Get the sizes of the types involved
6351       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6352       unsigned SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6353       unsigned MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6354       unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6355       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6356       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6357         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6358         uint64_t AndValue = cast<IntegerType>(CSrc->getType())->getBitMask();
6359         Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
6360         Instruction *And = 
6361           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6362         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6363         if (And->getType() != CI.getType()) {
6364           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6365           InsertNewInstBefore(And, CI);
6366           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6367         }
6368         return And;
6369       }
6370     }
6371   }
6372
6373   return 0;
6374 }
6375
6376 Instruction *InstCombiner::visitSExt(CastInst &CI) {
6377   return commonIntCastTransforms(CI);
6378 }
6379
6380 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6381   return commonCastTransforms(CI);
6382 }
6383
6384 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6385   return commonCastTransforms(CI);
6386 }
6387
6388 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6389   return commonCastTransforms(CI);
6390 }
6391
6392 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6393   return commonCastTransforms(CI);
6394 }
6395
6396 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
6397   return commonCastTransforms(CI);
6398 }
6399
6400 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
6401   return commonCastTransforms(CI);
6402 }
6403
6404 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
6405   return commonCastTransforms(CI);
6406 }
6407
6408 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
6409   return commonCastTransforms(CI);
6410 }
6411
6412 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(CastInst &CI) {
6413
6414   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
6415   // otherwise just apply the common ones.
6416   Value *Src = CI.getOperand(0);
6417   const Type *SrcTy = Src->getType();
6418   const Type *DestTy = CI.getType();
6419
6420   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
6421     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6422       return Result;
6423   } else {
6424     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6425       return Result;
6426   }
6427
6428
6429   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
6430   // be replaced by the operand.
6431   if (DestTy == Src->getType())
6432     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
6433
6434   // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent to
6435   // a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate getelementptr.
6436   // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
6437   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
6438     if (const PointerType *SrcPTy = dyn_cast<PointerType>(SrcTy)) {
6439       const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
6440       const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
6441       
6442       Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
6443       unsigned NumZeros = 0;
6444       while (SrcElTy != DstElTy && 
6445              isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
6446              SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
6447         SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
6448         ++NumZeros;
6449       }
6450
6451       // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
6452       if (SrcElTy == DstElTy) {
6453         SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
6454         return new GetElementPtrInst(Src, &Idxs[0], Idxs.size());
6455       }
6456     }
6457   }
6458
6459   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
6460     if (SVI->hasOneUse()) {
6461       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
6462       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
6463       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
6464           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
6465                 SVI->getType()->getNumElements()) {
6466         CastInst *Tmp;
6467         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
6468         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
6469         // us to eliminate at least one cast.
6470         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
6471              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
6472             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
6473              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
6474           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
6475                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
6476           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
6477                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
6478           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
6479           // know the vector types match #elts.
6480           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
6481         }
6482       }
6483     }
6484   }
6485   return 0;
6486 }
6487
6488 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
6489 ///   %C = or %A, %B
6490 ///   %D = select %cond, %C, %A
6491 /// into:
6492 ///   %C = select %cond, %B, 0
6493 ///   %D = or %A, %C
6494 ///
6495 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
6496 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
6497 /// equal the other incoming value of the select.
6498 ///
6499 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
6500   switch (I->getOpcode()) {
6501   case Instruction::Add:
6502   case Instruction::Mul:
6503   case Instruction::And:
6504   case Instruction::Or:
6505   case Instruction::Xor:
6506     return 3;              // Can fold through either operand.
6507   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
6508   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
6509   case Instruction::LShr:
6510   case Instruction::AShr:
6511     return 1;
6512   default:
6513     return 0;              // Cannot fold
6514   }
6515 }
6516
6517 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
6518 /// function, return the identity constant that goes into the select.
6519 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
6520   switch (I->getOpcode()) {
6521   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
6522   case Instruction::Add:
6523   case Instruction::Sub:
6524   case Instruction::Or:
6525   case Instruction::Xor:
6526   case Instruction::Shl:
6527   case Instruction::LShr:
6528   case Instruction::AShr:
6529     return Constant::getNullValue(I->getType());
6530   case Instruction::And:
6531     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
6532   case Instruction::Mul:
6533     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
6534   }
6535 }
6536
6537 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
6538 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
6539 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
6540                                           Instruction *FI) {
6541   if (TI->getNumOperands() == 1) {
6542     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
6543     // merge.
6544     if (TI->isCast()) {
6545       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
6546         return 0;
6547     } else {
6548       return 0;  // unknown unary op.
6549     }
6550
6551     // Fold this by inserting a select from the input values.
6552     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
6553                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
6554     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
6555     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
6556                             TI->getType());
6557   }
6558
6559   // Only handle binary operators here.
6560   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
6561     return 0;
6562
6563   // Figure out if the operations have any operands in common.
6564   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
6565   bool MatchIsOpZero;
6566   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
6567     MatchOp  = TI->getOperand(0);
6568     OtherOpT = TI->getOperand(1);
6569     OtherOpF = FI->getOperand(1);
6570     MatchIsOpZero = true;
6571   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
6572     MatchOp  = TI->getOperand(1);
6573     OtherOpT = TI->getOperand(0);
6574     OtherOpF = FI->getOperand(0);
6575     MatchIsOpZero = false;
6576   } else if (!TI->isCommutative()) {
6577     return 0;
6578   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
6579     MatchOp  = TI->getOperand(0);
6580     OtherOpT = TI->getOperand(1);
6581     OtherOpF = FI->getOperand(0);
6582     MatchIsOpZero = true;
6583   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
6584     MatchOp  = TI->getOperand(1);
6585     OtherOpT = TI->getOperand(0);
6586     OtherOpF = FI->getOperand(1);
6587     MatchIsOpZero = true;
6588   } else {
6589     return 0;
6590   }
6591
6592   // If we reach here, they do have operations in common.
6593   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
6594                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
6595   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
6596
6597   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
6598     if (MatchIsOpZero)
6599       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
6600     else
6601       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
6602   }
6603   assert(0 && "Shouldn't get here");
6604   return 0;
6605 }
6606
6607 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
6608   Value *CondVal = SI.getCondition();
6609   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
6610   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
6611
6612   // select true, X, Y  -> X
6613   // select false, X, Y -> Y
6614   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
6615     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
6616
6617   // select C, X, X -> X
6618   if (TrueVal == FalseVal)
6619     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6620
6621   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
6622     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6623   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
6624     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6625   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
6626     if (isa<Constant>(TrueVal))
6627       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6628     else
6629       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6630   }
6631
6632   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
6633     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
6634       if (C->getZExtValue()) {
6635         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
6636         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
6637       } else {
6638         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
6639         Value *NotCond =
6640           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6641                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6642         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
6643       }
6644     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6645       if (C->getZExtValue() == false) {
6646         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
6647         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
6648       } else {
6649         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
6650         Value *NotCond =
6651           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6652                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6653         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
6654       }
6655     }
6656   }
6657
6658   // Selecting between two integer constants?
6659   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
6660     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6661       // select C, 1, 0 -> cast C to int
6662       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getZExtValue() == 1) {
6663         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
6664       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getZExtValue() == 1) {
6665         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
6666         Value *NotCond =
6667           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6668                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
6669         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
6670       }
6671
6672       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
6673
6674         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
6675         // (x >u 2147483647) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
6676         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isNullValue())
6677           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
6678             bool CanXForm = false;
6679             if (IC->isSignedPredicate())
6680               CanXForm = CmpCst->isNullValue() && 
6681                          IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT;
6682             else {
6683               unsigned Bits = CmpCst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6684               CanXForm = (CmpCst->getZExtValue() == ~0ULL >> (64-Bits+1)) &&
6685                          IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT;
6686             }
6687             
6688             if (CanXForm) {
6689               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
6690               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
6691               Value *X = IC->getOperand(0);
6692               unsigned Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6693               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
6694               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
6695                                                         ShAmt, "ones");
6696               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
6697               
6698               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
6699               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
6700               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
6701               unsigned SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6702               unsigned SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6703               if (SRASize < SISize)
6704                 opc = Instruction::SExt;
6705               else if (SRASize > SISize)
6706                 opc = Instruction::Trunc;
6707               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
6708             }
6709           }
6710
6711
6712         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
6713         // have a fcmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
6714         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
6715         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
6716         if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
6717           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
6718               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
6719             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
6720               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
6721                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
6722                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
6723                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
6724                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
6725                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
6726                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
6727                 // true or false val is the zero.
6728                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
6729                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6730                 Value *V = ICA;
6731                 if (ShouldNotVal)
6732                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
6733                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
6734                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
6735               }
6736       }
6737     }
6738
6739   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6740   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
6741     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
6742       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
6743       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
6744         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6745       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
6746       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
6747         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6748       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6749
6750     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
6751       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
6752       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
6753         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6754       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6755       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
6756         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6757       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6758     }
6759   }
6760
6761   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6762   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
6763     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
6764       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
6765       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6766         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6767       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
6768       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6769         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6770       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6771
6772     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
6773       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
6774       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6775         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6776       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6777       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6778         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6779       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6780     }
6781   }
6782
6783   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
6784     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
6785       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
6786         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
6787
6788         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
6789         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
6790           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
6791             return IV;
6792
6793         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
6794         // even legal for FP.
6795         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6796             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
6797           AddOp = FI; SubOp = TI;
6798         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6799                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
6800           AddOp = TI; SubOp = FI;
6801         }
6802
6803         if (AddOp) {
6804           Value *OtherAddOp = 0;
6805           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
6806             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
6807           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
6808             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
6809           }
6810
6811           if (OtherAddOp) {
6812             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
6813             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
6814             Value *NegVal;  // Compute -Z
6815             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
6816               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
6817             } else {
6818               NegVal = InsertNewInstBefore(
6819                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
6820             }
6821
6822             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
6823             Value *NewFalseOp = NegVal;
6824             if (AddOp != TI)
6825               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
6826             Instruction *NewSel =
6827               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
6828
6829             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6830             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
6831           }
6832         }
6833       }
6834
6835   // See if we can fold the select into one of our operands.
6836   if (SI.getType()->isInteger()) {
6837     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
6838     // transformation we are doing here.
6839     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
6840       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
6841           !isa<Constant>(FalseVal))
6842         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
6843           unsigned OpToFold = 0;
6844           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
6845             OpToFold = 1;
6846           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
6847             OpToFold = 2;
6848           }
6849
6850           if (OpToFold) {
6851             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
6852             Instruction *NewSel =
6853               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
6854             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6855             NewSel->takeName(TVI);
6856             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
6857               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
6858             else {
6859               assert(0 && "Unknown instruction!!");
6860             }
6861           }
6862         }
6863
6864     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
6865       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
6866           !isa<Constant>(TrueVal))
6867         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
6868           unsigned OpToFold = 0;
6869           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
6870             OpToFold = 1;
6871           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
6872             OpToFold = 2;
6873           }
6874
6875           if (OpToFold) {
6876             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
6877             Instruction *NewSel =
6878               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
6879             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6880             NewSel->takeName(FVI);
6881             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
6882               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
6883             else
6884               assert(0 && "Unknown instruction!!");
6885           }
6886         }
6887   }
6888
6889   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
6890     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
6891     SI.setOperand(1, FalseVal);
6892     SI.setOperand(2, TrueVal);
6893     return &SI;
6894   }
6895
6896   return 0;
6897 }
6898
6899 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
6900 /// determine, return it, otherwise return 0.
6901 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
6902   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
6903     unsigned Align = GV->getAlignment();
6904     if (Align == 0 && TD) 
6905       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
6906     return Align;
6907   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
6908     unsigned Align = AI->getAlignment();
6909     if (Align == 0 && TD) {
6910       if (isa<AllocaInst>(AI))
6911         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
6912       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
6913         // Malloc returns maximally aligned memory.
6914         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
6915         Align =
6916           std::max(Align,
6917                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
6918         Align =
6919           std::max(Align,
6920                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
6921       }
6922     }
6923     return Align;
6924   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
6925              (isa<ConstantExpr>(V) && 
6926               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
6927     User *CI = cast<User>(V);
6928     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
6929       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
6930     return 0;
6931   } else if (isa<GetElementPtrInst>(V) ||
6932              (isa<ConstantExpr>(V) && 
6933               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)) {
6934     User *GEPI = cast<User>(V);
6935     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
6936     if (BaseAlignment == 0) return 0;
6937     
6938     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
6939     bool AllZeroOperands = true;
6940     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6941       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
6942           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6943         AllZeroOperands = false;
6944         break;
6945       }
6946     if (AllZeroOperands)
6947       return BaseAlignment;
6948     
6949     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
6950     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
6951     // least as much as its type requires.
6952     if (!TD) return 0;
6953
6954     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
6955     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
6956     if (TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType())
6957         <= BaseAlignment) {
6958       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
6959       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
6960       return TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType());
6961     }
6962     return 0;
6963   }
6964   return 0;
6965 }
6966
6967
6968 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
6969 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
6970 /// the heavy lifting.
6971 ///
6972 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
6973   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
6974   if (!II) return visitCallSite(&CI);
6975   
6976   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
6977   // visitCallSite.
6978   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
6979     bool Changed = false;
6980
6981     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
6982     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
6983       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
6984
6985       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
6986         if (CI->getZExtValue() == 1) {
6987           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
6988           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
6989           // alignment is sufficient.
6990         }
6991     }
6992
6993     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
6994     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
6995     // into a call to memcpy.
6996     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
6997       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
6998         if (GVSrc->isConstant()) {
6999           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7000           const char *Name;
7001           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7002               Type::Int32Ty)
7003             Name = "llvm.memcpy.i32";
7004           else
7005             Name = "llvm.memcpy.i64";
7006           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7007                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7008           CI.setOperand(0, MemCpy);
7009           Changed = true;
7010         }
7011     }
7012
7013     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7014     // set, update the alignment.
7015     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7016       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7017       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7018       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7019       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7020         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7021         Changed = true;
7022       }
7023     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7024       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7025       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7026         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7027         Changed = true;
7028       }
7029     }
7030           
7031     if (Changed) return II;
7032   } else {
7033     switch (II->getIntrinsicID()) {
7034     default: break;
7035     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7036     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7037     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7038     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7039     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7040       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7041       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7042       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7043         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7044                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7045         return new LoadInst(Ptr);
7046       }
7047       break;
7048     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7049     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7050       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7051       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(2), TD) >= 16) {
7052         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7053         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7054                                       OpPtrTy, CI);
7055         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7056       }
7057       break;
7058     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7059     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7060     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7061     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7062       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7063       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7064         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7065         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7066                                       OpPtrTy, CI);
7067         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7068       }
7069       break;
7070       
7071     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7072       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7073       // we can simplify the input based on that, do so now.
7074       uint64_t UndefElts;
7075       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7076                                                 UndefElts)) {
7077         II->setOperand(1, V);
7078         return II;
7079       }
7080       break;
7081     }
7082       
7083     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7084       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7085       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7086         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7087         
7088         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7089         bool AllEltsOk = true;
7090         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7091           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7092               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7093             AllEltsOk = false;
7094             break;
7095           }
7096         }
7097         
7098         if (AllEltsOk) {
7099           // Cast the input vectors to byte vectors.
7100           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7101                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7102           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7103                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7104           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7105           
7106           // Only extract each element once.
7107           Value *ExtractedElts[32];
7108           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7109           
7110           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7111             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7112               continue;
7113             unsigned Idx =cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7114             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7115             
7116             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7117               Instruction *Elt = 
7118                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7119               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7120               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7121             }
7122           
7123             // Insert this value into the result vector.
7124             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7125             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7126           }
7127           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7128         }
7129       }
7130       break;
7131
7132     case Intrinsic::stackrestore: {
7133       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7134       // happen when variable allocas are DCE'd.
7135       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7136         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7137           BasicBlock::iterator BI = SS;
7138           if (&*++BI == II)
7139             return EraseInstFromFunction(CI);
7140         }
7141       }
7142       
7143       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7144       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7145       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7146       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7147         BasicBlock::iterator BI = II;
7148         bool CannotRemove = false;
7149         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7150           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7151               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7152             CannotRemove = true;
7153             break;
7154           }
7155         }
7156         if (!CannotRemove)
7157           return EraseInstFromFunction(CI);
7158       }
7159       break;
7160     }
7161     }
7162   }
7163
7164   return visitCallSite(II);
7165 }
7166
7167 // InvokeInst simplification
7168 //
7169 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7170   return visitCallSite(&II);
7171 }
7172
7173 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7174 //
7175 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7176   bool Changed = false;
7177
7178   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7179   // to the arguments of the call/invoke.
7180   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7181
7182   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7183
7184   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7185     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7186       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7187       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7188       // be unreachable, as the call is undefined.
7189       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7190                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7191       if (!OldCall->use_empty())
7192         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7193       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7194         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7195       return 0;
7196     }
7197
7198   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7199     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7200     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7201     // that we can't modify the CFG here.
7202     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7203                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7204                   CS.getInstruction());
7205
7206     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7207       CS.getInstruction()->
7208         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7209
7210     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7211       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7212       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7213                      ConstantInt::getTrue(), II);
7214     }
7215     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7216   }
7217
7218   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7219   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7220   if (FTy->isVarArg()) {
7221     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7222     // the call.
7223     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7224            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7225       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7226         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7227         // area, we can eliminate the use of the cast.
7228         Value *Op = CI->getOperand(0);
7229         if (CI->isLosslessCast()) {
7230           *I = Op;
7231           Changed = true;
7232         }
7233       }
7234   }
7235
7236   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7237 }
7238
7239 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7240 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7241 //
7242 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7243   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7244   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7245   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7246       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7247     return false;
7248   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7249   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7250
7251   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7252   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7253   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7254   //
7255   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7256   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7257
7258   // Check to see if we are changing the return type...
7259   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7260     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7261         OldRetTy != FT->getReturnType() &&
7262         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7263         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7264           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7265       return false;   // Cannot transform this return value.
7266
7267     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7268     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7269     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7270     // the critical edge).  Bail out in this case.
7271     if (!Caller->use_empty())
7272       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7273         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7274              UI != E; ++UI)
7275           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7276             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7277                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7278               return false;
7279   }
7280
7281   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7282   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7283
7284   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7285   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7286     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7287     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7288     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7289     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7290     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7291       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7292       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7293        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7294       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7295        && c->getSExtValue() > 0);
7296     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7297   }
7298
7299   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7300       Callee->isDeclaration())
7301     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7302
7303   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7304   // inserting cast instructions as necessary...
7305   std::vector<Value*> Args;
7306   Args.reserve(NumActualArgs);
7307
7308   AI = CS.arg_begin();
7309   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7310     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7311     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7312       Args.push_back(*AI);
7313     } else {
7314       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7315           false, ParamTy, false);
7316       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7317       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7318     }
7319   }
7320
7321   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7322   // now...
7323   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7324     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7325
7326   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7327   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7328     if (!FT->isVarArg()) {
7329       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7330            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7331     } else {
7332       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
7333       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7334         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7335         if (PTy != (*AI)->getType()) {
7336           // Must promote to pass through va_arg area!
7337           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
7338                                                                 PTy, false);
7339           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
7340           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
7341           Args.push_back(Cast);
7342         } else {
7343           Args.push_back(*AI);
7344         }
7345       }
7346     }
7347
7348   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
7349     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
7350
7351   Instruction *NC;
7352   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7353     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7354                         &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7355     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7356   } else {
7357     NC = new CallInst(Callee, &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7358     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
7359       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
7360    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
7361   }
7362
7363   // Insert a cast of the return type as necessary.
7364   Value *NV = NC;
7365   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
7366     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
7367       const Type *CallerTy = Caller->getType();
7368       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
7369                                                             CallerTy, false);
7370       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
7371
7372       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
7373       // non-phi, instruction in the normal successor block.
7374       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7375         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
7376         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
7377         InsertNewInstBefore(NC, *I);
7378       } else {
7379         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
7380         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
7381       }
7382       AddUsersToWorkList(*Caller);
7383     } else {
7384       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
7385     }
7386   }
7387
7388   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
7389     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
7390   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
7391   removeFromWorkList(Caller);
7392   return true;
7393 }
7394
7395 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
7396 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
7397 /// and a single binop.
7398 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7399   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7400   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
7401          isa<CmpInst>(FirstInst));
7402   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
7403   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
7404   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
7405     
7406   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
7407   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
7408   
7409   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
7410   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
7411   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
7412     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7413     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
7414         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
7415         // types or GEP's with different index types.
7416         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
7417         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
7418       return 0;
7419
7420     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
7421     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
7422       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
7423           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
7424         return 0;
7425     
7426     // Keep track of which operand needs a phi node.
7427     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
7428     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
7429   }
7430   
7431   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
7432
7433   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
7434   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
7435   // hide them behind a phi.
7436   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
7437     return 0;
7438   
7439   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
7440   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
7441   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
7442   if (LHSVal == 0) {
7443     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
7444     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7445     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
7446     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
7447     LHSVal = NewLHS;
7448   }
7449   
7450   if (RHSVal == 0) {
7451     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
7452     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7453     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
7454     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
7455     RHSVal = NewRHS;
7456   }
7457   
7458   // Add all operands to the new PHIs.
7459   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7460     if (NewLHS) {
7461       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7462       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
7463     }
7464     if (NewRHS) {
7465       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
7466       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
7467     }
7468   }
7469     
7470   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7471     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
7472   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
7473     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
7474                            RHSVal);
7475   else {
7476     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
7477     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
7478   }
7479 }
7480
7481 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
7482 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
7483 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
7484 /// block it is in.
7485 ///
7486 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
7487 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
7488 /// to a register.
7489 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
7490   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
7491   
7492   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
7493     if (BBI->mayWriteToMemory())
7494       return false;
7495   
7496   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
7497   // profitable to do this xform.
7498   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
7499     bool isAddressTaken = false;
7500     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
7501          UI != E; ++UI) {
7502       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
7503       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
7504         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
7505         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
7506       }
7507       isAddressTaken = true;
7508       break;
7509     }
7510     
7511     if (!isAddressTaken)
7512       return false;
7513   }
7514   
7515   return true;
7516 }
7517
7518
7519 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
7520 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
7521 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
7522 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7523   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7524
7525   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
7526   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
7527   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
7528   // code size and simplifying code.
7529   Constant *ConstantOp = 0;
7530   const Type *CastSrcTy = 0;
7531   bool isVolatile = false;
7532   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
7533     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
7534   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
7535     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
7536     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
7537     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
7538     if (ConstantOp == 0)
7539       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7540   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
7541     isVolatile = LI->isVolatile();
7542     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
7543     // load and the PHI.
7544     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
7545         !isSafeToSinkLoad(LI))
7546       return 0;
7547   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
7548     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
7549       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7550     // Can't handle general GEPs yet.
7551     return 0;
7552   } else {
7553     return 0;  // Cannot fold this operation.
7554   }
7555
7556   // Check to see if all arguments are the same operation.
7557   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7558     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
7559     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7560     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
7561       return 0;
7562     if (CastSrcTy) {
7563       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
7564         return 0;  // Cast operation must match.
7565     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
7566       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
7567       // the load and the PHI.
7568       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
7569           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
7570           !isSafeToSinkLoad(LI))
7571         return 0;
7572     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
7573       return 0;
7574     }
7575   }
7576
7577   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
7578   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
7579   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
7580                                PN.getName()+".in");
7581   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7582
7583   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
7584   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
7585
7586   // Add all operands to the new PHI.
7587   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7588     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7589     if (NewInVal != InVal)
7590       InVal = 0;
7591     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
7592   }
7593
7594   Value *PhiVal;
7595   if (InVal) {
7596     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
7597     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
7598     PhiVal = InVal;
7599     delete NewPN;
7600   } else {
7601     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
7602     PhiVal = NewPN;
7603   }
7604
7605   // Insert and return the new operation.
7606   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
7607     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
7608   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
7609     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
7610   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7611     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
7612   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
7613     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
7614                            PhiVal, ConstantOp);
7615   else
7616     assert(0 && "Unknown operation");
7617 }
7618
7619 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
7620 /// that is dead.
7621 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
7622   if (PN->use_empty()) return true;
7623   if (!PN->hasOneUse()) return false;
7624
7625   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
7626   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
7627     return true;
7628
7629   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
7630     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
7631
7632   return false;
7633 }
7634
7635 // PHINode simplification
7636 //
7637 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
7638   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
7639   if (mustPreserveAnalysisID(LCSSAID)) return 0;
7640   
7641   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
7642     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
7643
7644   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
7645   // reducing code size.
7646   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
7647       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
7648     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
7649       return Result;
7650
7651   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
7652   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
7653   // PHI)... break the cycle.
7654   if (PN.hasOneUse()) {
7655     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
7656     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
7657       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
7658       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
7659       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
7660         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
7661     }
7662    
7663     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
7664     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
7665     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
7666     // common case here is good because the only other things that catch this
7667     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
7668     // late.
7669     if (PHIUser->hasOneUse() &&
7670         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
7671         PHIUser->use_back() == &PN) {
7672       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
7673     }
7674   }
7675
7676   return 0;
7677 }
7678
7679 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
7680                                    Instruction *InsertPoint,
7681                                    InstCombiner *IC) {
7682   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
7683   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7684   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
7685   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
7686   // used for address computation.
7687   Instruction::CastOps opcode = 
7688      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
7689       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
7690   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
7691 }
7692
7693
7694 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
7695   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
7696   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
7697   // If so, eliminate the noop.
7698   if (GEP.getNumOperands() == 1)
7699     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
7700
7701   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
7702     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
7703
7704   bool HasZeroPointerIndex = false;
7705   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
7706     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
7707
7708   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
7709     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
7710
7711   // Eliminate unneeded casts for indices.
7712   bool MadeChange = false;
7713   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
7714   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
7715     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
7716       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
7717         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
7718             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
7719           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
7720           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
7721           // is a 32-bit pointer target.
7722           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
7723             MadeChange = true;
7724             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
7725           }
7726         }
7727       }
7728       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
7729       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
7730       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
7731       // obvious.
7732       Value *Op = GEP.getOperand(i);
7733       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
7734         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
7735           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
7736           MadeChange = true;
7737         } else {
7738           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
7739                                 GEP);
7740           GEP.setOperand(i, Op);
7741           MadeChange = true;
7742         }
7743     }
7744   if (MadeChange) return &GEP;
7745
7746   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
7747   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
7748   // getelementptr instructions into a single instruction.
7749   //
7750   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
7751   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
7752     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
7753
7754   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
7755     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
7756     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
7757     // avoids us creating a TON of code in some cases.
7758     //
7759     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
7760         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
7761       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
7762
7763     std::vector<Value *> Indices;
7764
7765     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
7766     bool EndsWithSequential = false;
7767     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
7768            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
7769       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
7770
7771     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
7772     if (EndsWithSequential) {
7773       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
7774       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
7775       //
7776       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
7777       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
7778         Sum = GO1;
7779       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
7780         Sum = SO1;
7781       } else {
7782         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
7783         // target's pointer size.
7784         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
7785           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
7786             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
7787           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
7788             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
7789           } else {
7790             unsigned PS = TD->getPointerSize();
7791             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
7792               // Convert GO1 to SO1's type.
7793               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
7794
7795             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
7796               // Convert SO1 to GO1's type.
7797               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
7798             } else {
7799               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
7800               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
7801               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
7802             }
7803           }
7804         }
7805         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
7806           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
7807         else {
7808           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
7809           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
7810         }
7811       }
7812
7813       // Recycle the GEP we already have if possible.
7814       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
7815         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
7816         GEP.setOperand(1, Sum);
7817         return &GEP;
7818       } else {
7819         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
7820                        SrcGEPOperands.end()-1);
7821         Indices.push_back(Sum);
7822         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
7823       }
7824     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
7825                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
7826                SrcGEPOperands.size() != 1) {
7827       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
7828       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
7829                      SrcGEPOperands.end());
7830       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
7831     }
7832
7833     if (!Indices.empty())
7834       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], &Indices[0],
7835                                    Indices.size(), GEP.getName());
7836
7837   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
7838     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
7839     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
7840
7841     // Scan for nonconstants...
7842     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
7843     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
7844     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
7845       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
7846
7847     if (I == E) {  // If they are all constants...
7848       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
7849                                                     &Indices[0],Indices.size());
7850
7851       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
7852       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
7853     }
7854   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
7855     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
7856       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
7857     } else if (HasZeroPointerIndex) {
7858       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
7859       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
7860       //
7861       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
7862       //
7863       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
7864       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
7865       if (const ArrayType *XATy =
7866           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
7867         if (const ArrayType *CATy =
7868             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
7869           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
7870             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
7871             // to an array of the same type as the destination pointer
7872             // array.  Because the array type is never stepped over (there
7873             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
7874             GEP.setOperand(0, X);
7875             return &GEP;
7876           }
7877     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
7878       // Transform things like:
7879       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
7880       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
7881       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
7882       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
7883       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
7884           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
7885           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
7886         Value *V = InsertNewInstBefore(
7887                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
7888                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
7889         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
7890         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
7891       }
7892       
7893       // Transform things like:
7894       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
7895       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
7896       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
7897       
7898       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
7899           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
7900         uint64_t ArrayEltSize =
7901             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
7902         
7903         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
7904         // allow either a mul, shift, or constant here.
7905         Value *NewIdx = 0;
7906         ConstantInt *Scale = 0;
7907         if (ArrayEltSize == 1) {
7908           NewIdx = GEP.getOperand(1);
7909           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
7910         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
7911           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
7912           Scale = CI;
7913         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
7914           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
7915               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
7916             unsigned ShAmt =
7917               cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))->getZExtValue();
7918             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
7919             NewIdx = Inst->getOperand(0);
7920           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
7921                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
7922             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
7923             NewIdx = Inst->getOperand(0);
7924           }
7925         }
7926
7927         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
7928         // out, perform the transformation.
7929         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
7930           if (isa<ConstantInt>(Scale))
7931             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
7932                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
7933           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
7934             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
7935                                                        true /*SExt*/);
7936             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
7937             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
7938           }
7939
7940           // Insert the new GEP instruction.
7941           Instruction *NewGEP =
7942             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
7943                                   NewIdx, GEP.getName());
7944           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
7945           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
7946           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
7947         }
7948       }
7949     }
7950   }
7951
7952   return 0;
7953 }
7954
7955 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
7956   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
7957   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
7958     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
7959       const Type *NewTy = 
7960         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
7961       AllocationInst *New = 0;
7962
7963       // Create and insert the replacement instruction...
7964       if (isa<MallocInst>(AI))
7965         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
7966       else {
7967         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
7968         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
7969       }
7970
7971       InsertNewInstBefore(New, AI);
7972
7973       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
7974       // allocas if possible...
7975       //
7976       BasicBlock::iterator It = New;
7977       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
7978
7979       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
7980       // insert our getelementptr instruction...
7981       //
7982       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7983       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
7984                                        New->getName()+".sub", It);
7985
7986       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
7987       // allocation.
7988       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
7989     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
7990       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
7991     }
7992
7993   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
7994   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
7995   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
7996   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
7997       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
7998     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
7999
8000   return 0;
8001 }
8002
8003 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8004   Value *Op = FI.getOperand(0);
8005
8006   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8007   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
8008     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
8009       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8010       return &FI;
8011     }
8012
8013   // free undef -> unreachable.
8014   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8015     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8016     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8017                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8018     return EraseInstFromFunction(FI);
8019   }
8020
8021   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8022   // when lots of inlining happens.
8023   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8024     return EraseInstFromFunction(FI);
8025
8026   return 0;
8027 }
8028
8029
8030 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8031 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8032   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8033   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8034
8035   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8036   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8037     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8038
8039     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8040          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8041       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8042       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8043       // constants.
8044       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8045         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8046           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8047             Value *Idxs[2];
8048             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8049             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8050             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8051             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8052           }
8053
8054       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8055             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8056           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8057           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8058           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8059           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8060                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8061
8062         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8063         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8064         // the result of the loaded value.
8065         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8066                                                              CI->getName(),
8067                                                          LI.isVolatile()),LI);
8068         // Now cast the result of the load.
8069         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8070       }
8071     }
8072   }
8073   return 0;
8074 }
8075
8076 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8077 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8078 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8079 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8080 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8081   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8082   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8083
8084   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8085   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8086   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8087   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8088   // the load entirely).
8089   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8090
8091   while (BBI != E) {
8092     --BBI;
8093
8094     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8095       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8096     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8097       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8098
8099   }
8100   return false;
8101 }
8102
8103 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8104   Value *Op = LI.getOperand(0);
8105
8106   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8107   if (isa<CastInst>(Op))
8108     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8109       return Res;
8110
8111   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8112   if (LI.isVolatile()) return 0;
8113   
8114   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8115     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8116     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8117     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8118     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8119       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8120         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8121     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8122       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8123         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8124   }
8125
8126   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8127     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
8128         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
8129       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8130       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8131       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8132       // CFG.
8133       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8134                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8135       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8136     }
8137
8138   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8139     // load null/undef -> undef
8140     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
8141       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8142       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8143       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8144       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8145                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8146       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8147     }
8148
8149     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
8150     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
8151       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8152         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
8153
8154     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
8155     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8156       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
8157         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
8158           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8159             if (Constant *V = 
8160                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
8161               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
8162         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
8163           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8164           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8165           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8166           // CFG.
8167           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8168                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8169           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8170         }
8171
8172       } else if (CE->isCast()) {
8173         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8174           return Res;
8175       }
8176   }
8177
8178   if (Op->hasOneUse()) {
8179     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8180     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8181     // exposes redundancy in the code.
8182     //
8183     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8184     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8185     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8186     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8187     // unconditionally.
8188     //
8189     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8190       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8191       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8192           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8193         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
8194                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
8195         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
8196                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
8197         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
8198       }
8199
8200       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8201       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8202         if (C->isNullValue()) {
8203           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8204           return &LI;
8205         }
8206
8207       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8208       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8209         if (C->isNullValue()) {
8210           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8211           return &LI;
8212         }
8213     }
8214   }
8215   return 0;
8216 }
8217
8218 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8219 /// when possible.
8220 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8221   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8222   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8223
8224   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8225   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8226     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8227
8228     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
8229       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8230       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8231       // constants.
8232       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8233         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8234           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8235             Value* Idxs[2];
8236             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8237             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8238             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8239             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8240           }
8241
8242       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
8243           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8244                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8245
8246         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8247         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8248         // the store, cast the value to be stored.
8249         Value *NewCast;
8250         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8251         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8252         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8253         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8254         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8255           if (CastSrcTy->isInteger())
8256             opcode = Instruction::IntToPtr;
8257         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8258           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8259             opcode = Instruction::PtrToInt;
8260         }
8261         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
8262           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
8263         else
8264           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
8265             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
8266             SI);
8267         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
8268       }
8269     }
8270   }
8271   return 0;
8272 }
8273
8274 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
8275   Value *Val = SI.getOperand(0);
8276   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
8277
8278   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
8279     EraseInstFromFunction(SI);
8280     ++NumCombined;
8281     return 0;
8282   }
8283   
8284   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
8285   // alloca dead.
8286   if (Ptr->hasOneUse()) {
8287     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
8288       EraseInstFromFunction(SI);
8289       ++NumCombined;
8290       return 0;
8291     }
8292     
8293     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
8294       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
8295           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
8296         EraseInstFromFunction(SI);
8297         ++NumCombined;
8298         return 0;
8299       }
8300   }
8301
8302   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
8303   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
8304   // situation often occurs with bitfield accesses.
8305   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
8306   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
8307        --ScanInsts) {
8308     --BBI;
8309     
8310     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
8311       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
8312       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
8313         ++NumDeadStore;
8314         ++BBI;
8315         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
8316         continue;
8317       }
8318       break;
8319     }
8320     
8321     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
8322     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
8323     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
8324     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8325       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
8326         EraseInstFromFunction(SI);
8327         ++NumCombined;
8328         return 0;
8329       }
8330       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
8331       // may not be dead.
8332       break;
8333     }
8334     
8335     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
8336     if (BBI->mayWriteToMemory())
8337       break;
8338   }
8339   
8340   
8341   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
8342
8343   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
8344   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
8345     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
8346       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
8347       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
8348         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
8349       ++NumCombined;
8350     }
8351     return 0;  // Do not modify these!
8352   }
8353
8354   // store undef, Ptr -> noop
8355   if (isa<UndefValue>(Val)) {
8356     EraseInstFromFunction(SI);
8357     ++NumCombined;
8358     return 0;
8359   }
8360
8361   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
8362   // source instead.
8363   if (isa<CastInst>(Ptr))
8364     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
8365       return Res;
8366   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
8367     if (CE->isCast())
8368       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
8369         return Res;
8370
8371   
8372   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
8373   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
8374   BBI = &SI; ++BBI;
8375   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
8376     if (BI->isUnconditional()) {
8377       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
8378       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
8379       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
8380       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
8381
8382       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
8383       BasicBlock *Other = 0;
8384       if (*PI != BI->getParent())
8385         Other = *PI;
8386       ++PI;
8387       if (PI != pred_end(Dest)) {
8388         if (*PI != BI->getParent())
8389           if (Other)
8390             Other = 0;
8391           else
8392             Other = *PI;
8393         if (++PI != pred_end(Dest))
8394           Other = 0;
8395       }
8396       if (Other) {  // If only one other pred...
8397         BBI = Other->getTerminator();
8398         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
8399         // there is an instruction before the branch.
8400         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
8401             BBI != Other->begin()) {
8402           --BBI;
8403           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
8404           
8405           // If this instruction is a store to the same location.
8406           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
8407             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
8408             // node now if we need it.
8409             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
8410             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
8411               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
8412               PN->reserveOperandSpace(2);
8413               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
8414               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
8415               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
8416             }
8417             
8418             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
8419             // insert it.
8420             BBI = Dest->begin();
8421             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
8422             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
8423                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
8424
8425             // Nuke the old stores.
8426             EraseInstFromFunction(SI);
8427             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
8428             ++NumCombined;
8429             return 0;
8430           }
8431         }
8432       }
8433     }
8434   
8435   return 0;
8436 }
8437
8438
8439 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
8440   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
8441   Value *X = 0;
8442   BasicBlock *TrueDest;
8443   BasicBlock *FalseDest;
8444   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
8445       !isa<Constant>(X)) {
8446     // Swap Destinations and condition...
8447     BI.setCondition(X);
8448     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
8449     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
8450     return &BI;
8451   }
8452
8453   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
8454   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
8455   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
8456                              TrueDest, FalseDest)))
8457     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
8458          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
8459       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
8460       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
8461       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
8462       NewSCC->takeName(I);
8463       // Swap Destinations and condition...
8464       BI.setCondition(NewSCC);
8465       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
8466       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
8467       removeFromWorkList(I);
8468       I->eraseFromParent();
8469       WorkList.push_back(NewSCC);
8470       return &BI;
8471     }
8472
8473   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
8474   ICmpInst::Predicate IPred;
8475   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
8476                       TrueDest, FalseDest)))
8477     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
8478          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
8479          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
8480       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
8481       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
8482       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
8483       NewSCC->takeName(I);
8484       // Swap Destinations and condition...
8485       BI.setCondition(NewSCC);
8486       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
8487       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
8488       removeFromWorkList(I);
8489       I->eraseFromParent();;
8490       WorkList.push_back(NewSCC);
8491       return &BI;
8492     }
8493
8494   return 0;
8495 }
8496
8497 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
8498   Value *Cond = SI.getCondition();
8499   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
8500     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
8501       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
8502         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
8503         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
8504           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
8505                                                 AddRHS));
8506         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
8507         WorkList.push_back(I);
8508         return &SI;
8509       }
8510   }
8511   return 0;
8512 }
8513
8514 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
8515 /// is to leave as a vector operation.
8516 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
8517   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
8518     return true;
8519   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
8520     if (isConstant) return true;
8521     // If all elts are the same, we can extract.
8522     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
8523     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
8524       if (C->getOperand(i) != Op0)
8525         return false;
8526     return true;
8527   }
8528   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
8529   if (!I) return false;
8530   
8531   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
8532   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
8533   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
8534       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
8535     return true;
8536   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
8537     return true;
8538   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
8539     if (BO->hasOneUse() &&
8540         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
8541          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
8542       return true;
8543   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
8544     if (CI->hasOneUse() &&
8545         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
8546          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
8547       return true;
8548   
8549   return false;
8550 }
8551
8552 /// Read and decode a shufflevector mask.
8553 ///
8554 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
8555 /// elements in the input.
8556 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
8557   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
8558   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
8559     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
8560   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
8561     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
8562
8563   std::vector<unsigned> Result;
8564   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
8565   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
8566     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
8567       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
8568     else
8569       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
8570   return Result;
8571 }
8572
8573 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
8574 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
8575 /// extracted from the vector.
8576 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
8577   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
8578   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
8579   unsigned Width = PTy->getNumElements();
8580   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
8581     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8582   
8583   if (isa<UndefValue>(V))
8584     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8585   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
8586     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
8587   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
8588     return CP->getOperand(EltNo);
8589   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8590     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
8591     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
8592       return 0;
8593     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
8594     
8595     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
8596     // inserted value.
8597     if (EltNo == IIElt) 
8598       return III->getOperand(1);
8599     
8600     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
8601     // vector input.
8602     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
8603   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
8604     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
8605     if (InEl < Width)
8606       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
8607     else if (InEl < Width*2)
8608       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
8609     else
8610       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8611   }
8612   
8613   // Otherwise, we don't know.
8614   return 0;
8615 }
8616
8617 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
8618
8619   // If packed val is undef, replace extract with scalar undef.
8620   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
8621     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
8622
8623   // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0.
8624   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
8625     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
8626   
8627   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
8628     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
8629     // with that operand
8630     Constant *op0 = C->getOperand(0);
8631     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
8632       if (C->getOperand(i) != op0) {
8633         op0 = 0; 
8634         break;
8635       }
8636     if (op0)
8637       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
8638   }
8639   
8640   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
8641   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
8642   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
8643     // This instruction only demands the single element from the input vector.
8644     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
8645     // property.
8646     uint64_t IndexVal = IdxC->getZExtValue();
8647     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse()) {
8648       uint64_t UndefElts;
8649       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
8650                                                 1 << IndexVal,
8651                                                 UndefElts)) {
8652         EI.setOperand(0, V);
8653         return &EI;
8654       }
8655     }
8656     
8657     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
8658       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
8659   }
8660   
8661   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
8662     if (I->hasOneUse()) {
8663       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
8664       // profitable to do so
8665       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
8666         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
8667         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
8668           ExtractElementInst *newEI0 = 
8669             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
8670                                    EI.getName()+".lhs");
8671           ExtractElementInst *newEI1 =
8672             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
8673                                    EI.getName()+".rhs");
8674           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
8675           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
8676           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
8677         }
8678       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
8679         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
8680                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
8681         GetElementPtrInst *GEP = 
8682           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
8683         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
8684         return new LoadInst(GEP);
8685       }
8686     }
8687     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
8688       // Extracting the inserted element?
8689       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
8690         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
8691       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
8692       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
8693       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
8694           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
8695         AddUsesToWorkList(EI);
8696         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
8697         return &EI;
8698       }
8699     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
8700       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
8701       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
8702       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
8703         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
8704         Value *Src;
8705         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
8706           Src = SVI->getOperand(0);
8707         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
8708           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
8709           Src = SVI->getOperand(1);
8710         } else {
8711           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
8712         }
8713         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
8714       }
8715     }
8716   }
8717   return 0;
8718 }
8719
8720 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
8721 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
8722 /// Otherwise, return false.
8723 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
8724                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
8725   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
8726          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
8727   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
8728
8729   if (isa<UndefValue>(V)) {
8730     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
8731     return true;
8732   } else if (V == LHS) {
8733     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8734       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
8735     return true;
8736   } else if (V == RHS) {
8737     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8738       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
8739     return true;
8740   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8741     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
8742     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
8743     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
8744     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
8745     
8746     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
8747       return false;
8748     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8749     
8750     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
8751       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
8752       // transitively ok.
8753       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
8754         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
8755         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
8756         return true;
8757       }      
8758     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
8759       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
8760           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
8761         unsigned ExtractedIdx =
8762           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8763         
8764         // This must be extracting from either LHS or RHS.
8765         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
8766           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
8767           // transitively ok.
8768           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
8769             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
8770             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
8771               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8772                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
8773             } else {
8774               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
8775               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8776                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
8777               
8778             }
8779             return true;
8780           }
8781         }
8782       }
8783     }
8784   }
8785   // TODO: Handle shufflevector here!
8786   
8787   return false;
8788 }
8789
8790 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
8791 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
8792 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
8793 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
8794                                      Value *&RHS) {
8795   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
8796          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
8797          "Invalid shuffle!");
8798   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
8799
8800   if (isa<UndefValue>(V)) {
8801     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
8802     return V;
8803   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
8804     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
8805     return V;
8806   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8807     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
8808     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
8809     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
8810     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
8811     
8812     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
8813       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
8814           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
8815         unsigned ExtractedIdx =
8816           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8817         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8818         
8819         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
8820         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
8821         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
8822           RHS = EI->getOperand(0);
8823           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
8824           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8825             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
8826           return V;
8827         }
8828         
8829         if (VecOp == RHS) {
8830           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
8831           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
8832           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
8833             if (i != InsertedIdx)
8834               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
8835           }
8836           return V;
8837         }
8838         
8839         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
8840         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
8841         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
8842           return EI->getOperand(0);
8843         
8844       }
8845     }
8846   }
8847   // TODO: Handle shufflevector here!
8848   
8849   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
8850   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8851     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
8852   return V;
8853 }
8854
8855 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
8856   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
8857   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
8858   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
8859   
8860   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
8861   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
8862   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
8863     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
8864         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
8865       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
8866       unsigned ExtractedIdx=cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8867       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8868       
8869       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
8870         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
8871       
8872       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
8873         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
8874       
8875       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
8876       // back into the same place, just use the input vector.
8877       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
8878         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
8879       
8880       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
8881       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
8882       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
8883       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
8884       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
8885         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
8886         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
8887         // Build a new shuffle mask.
8888         std::vector<Constant*> Mask;
8889         if (isa<UndefValue>(VecOp))
8890           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
8891         else {
8892           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
8893           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
8894                                                        NumVectorElts));
8895         } 
8896         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
8897         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
8898                                      ConstantVector::get(Mask));
8899       }
8900       
8901       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
8902       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
8903       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
8904         std::vector<Constant*> Mask;
8905         Value *RHS = 0;
8906         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
8907         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
8908         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
8909         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
8910       }
8911     }
8912   }
8913
8914   return 0;
8915 }
8916
8917
8918 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
8919   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
8920   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
8921   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
8922
8923   bool MadeChange = false;
8924   
8925   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
8926   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
8927     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
8928   
8929   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
8930   // the undef, change them to undefs.
8931   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
8932     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
8933     // with undef element refs and set MadeChange to true.
8934     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
8935       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
8936         Mask[i] = 2*e;
8937         MadeChange = true;
8938       }
8939     }
8940     
8941     if (MadeChange) {
8942       // Remap any references to RHS to use LHS.
8943       std::vector<Constant*> Elts;
8944       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
8945         if (Mask[i] == 2*e)
8946           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
8947         else
8948           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
8949       }
8950       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
8951     }
8952   }
8953   
8954   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
8955   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
8956   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
8957     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
8958       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
8959       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
8960     }
8961     
8962     // Remap any references to RHS to use LHS.
8963     std::vector<Constant*> Elts;
8964     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
8965       if (Mask[i] >= 2*e)
8966         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
8967       else {
8968         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
8969             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
8970           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
8971         else
8972           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
8973         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
8974       }
8975     }
8976     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
8977     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
8978     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
8979     LHS = SVI.getOperand(0);
8980     RHS = SVI.getOperand(1);
8981     MadeChange = true;
8982   }
8983   
8984   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
8985   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
8986     
8987   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
8988     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
8989     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
8990     isLHSID &= (Mask[i] == i);
8991       
8992     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
8993     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
8994   }
8995
8996   // Eliminate identity shuffles.
8997   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
8998   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
8999   
9000   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9001   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9002   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9003   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9004   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9005   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9006   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9007   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9008   // (splat(splat)) -> splat.
9009   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9010     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9011       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9012
9013       std::vector<unsigned> NewMask;
9014       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9015         if (Mask[i] >= 2*e)
9016           NewMask.push_back(2*e);
9017         else
9018           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9019       
9020       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9021       // the replacement.
9022       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9023         std::vector<Constant*> Elts;
9024         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9025           if (NewMask[i] >= e*2) {
9026             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9027           } else {
9028             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9029           }
9030         }
9031         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9032                                      LHSSVI->getOperand(1),
9033                                      ConstantVector::get(Elts));
9034       }
9035     }
9036   }
9037
9038   return MadeChange ? &SVI : 0;
9039 }
9040
9041
9042
9043 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
9044   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
9045                  WorkList.end());
9046 }
9047
9048
9049 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9050 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9051 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9052 /// end of its block.
9053 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9054   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9055
9056   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9057   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9058
9059   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9060   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
9061     return false;
9062
9063   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9064   // the end of block that could change the value.
9065   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9066     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9067          Scan != E; ++Scan)
9068       if (Scan->mayWriteToMemory())
9069         return false;
9070   }
9071
9072   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9073   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9074
9075   I->moveBefore(InsertPos);
9076   ++NumSunkInst;
9077   return true;
9078 }
9079
9080
9081 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9082 /// all reachable code to the worklist.
9083 ///
9084 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9085 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9086 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9087 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9088 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9089 ///
9090 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9091                                        std::set<BasicBlock*> &Visited,
9092                                        std::vector<Instruction*> &WorkList,
9093                                        const TargetData *TD) {
9094   // We have now visited this block!  If we've already been here, bail out.
9095   if (!Visited.insert(BB).second) return;
9096     
9097   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9098     Instruction *Inst = BBI++;
9099     
9100     // DCE instruction if trivially dead.
9101     if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9102       ++NumDeadInst;
9103       DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
9104       Inst->eraseFromParent();
9105       continue;
9106     }
9107     
9108     // ConstantProp instruction if trivially constant.
9109     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9110       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
9111       Inst->replaceAllUsesWith(C);
9112       ++NumConstProp;
9113       Inst->eraseFromParent();
9114       continue;
9115     }
9116     
9117     WorkList.push_back(Inst);
9118   }
9119
9120   // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a constant,
9121   // only visit the reachable successor.
9122   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9123   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
9124     if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
9125       bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
9126       AddReachableCodeToWorklist(BI->getSuccessor(!CondVal), Visited, WorkList,
9127                                  TD);
9128       return;
9129     }
9130   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
9131     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
9132       // See if this is an explicit destination.
9133       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9134         if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
9135           AddReachableCodeToWorklist(SI->getSuccessor(i), Visited, WorkList,TD);
9136           return;
9137         }
9138       
9139       // Otherwise it is the default destination.
9140       AddReachableCodeToWorklist(SI->getSuccessor(0), Visited, WorkList, TD);
9141       return;
9142     }
9143   }
9144   
9145   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9146     AddReachableCodeToWorklist(TI->getSuccessor(i), Visited, WorkList, TD);
9147 }
9148
9149 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
9150   bool Changed = false;
9151   TD = &getAnalysis<TargetData>();
9152
9153   {
9154     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
9155     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
9156     // track of which blocks we visit.
9157     std::set<BasicBlock*> Visited;
9158     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, WorkList, TD);
9159
9160     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
9161     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
9162     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
9163     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
9164       if (!Visited.count(BB)) {
9165         Instruction *Term = BB->getTerminator();
9166         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
9167           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
9168
9169           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9170           ++NumDeadInst;
9171
9172           if (!I->use_empty())
9173             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
9174           I->eraseFromParent();
9175         }
9176       }
9177   }
9178
9179   while (!WorkList.empty()) {
9180     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
9181     WorkList.pop_back();
9182
9183     // Check to see if we can DCE the instruction.
9184     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9185       // Add operands to the worklist.
9186       if (I->getNumOperands() < 4)
9187         AddUsesToWorkList(*I);
9188       ++NumDeadInst;
9189
9190       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9191
9192       I->eraseFromParent();
9193       removeFromWorkList(I);
9194       continue;
9195     }
9196
9197     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
9198     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
9199       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
9200
9201       // Add operands to the worklist.
9202       AddUsesToWorkList(*I);
9203       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
9204
9205       ++NumConstProp;
9206       I->eraseFromParent();
9207       removeFromWorkList(I);
9208       continue;
9209     }
9210
9211     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
9212     if (I->hasOneUse()) {
9213       BasicBlock *BB = I->getParent();
9214       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
9215       if (UserParent != BB) {
9216         bool UserIsSuccessor = false;
9217         // See if the user is one of our successors.
9218         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
9219           if (*SI == UserParent) {
9220             UserIsSuccessor = true;
9221             break;
9222           }
9223
9224         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
9225         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
9226         // otherwise), we can keep going.
9227         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
9228             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
9229           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
9230           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
9231       }
9232     }
9233
9234     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
9235     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
9236       ++NumCombined;
9237       // Should we replace the old instruction with a new one?
9238       if (Result != I) {
9239         DOUT << "IC: Old = " << *I
9240              << "    New = " << *Result;
9241
9242         // Everything uses the new instruction now.
9243         I->replaceAllUsesWith(Result);
9244
9245         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
9246         WorkList.push_back(Result);
9247         AddUsersToWorkList(*Result);
9248
9249         // Move the name to the new instruction first.
9250         Result->takeName(I);
9251
9252         // Insert the new instruction into the basic block...
9253         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
9254         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
9255
9256         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
9257           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
9258             ++InsertPos;
9259
9260         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
9261
9262         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
9263         // use counts.
9264         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
9265           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
9266             WorkList.push_back(OpI);
9267
9268         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
9269         // we do not process an instruction that has been deleted.
9270         removeFromWorkList(I);
9271
9272         // Erase the old instruction.
9273         InstParent->getInstList().erase(I);
9274       } else {
9275         DOUT << "IC: MOD = " << *I;
9276
9277         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
9278         // if so, remove it.
9279         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9280           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
9281           // use counts.
9282           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
9283             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
9284               WorkList.push_back(OpI);
9285
9286           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
9287           // occurrences of this instruction.
9288           removeFromWorkList(I);
9289           I->eraseFromParent();
9290         } else {
9291           WorkList.push_back(Result);
9292           AddUsersToWorkList(*Result);
9293         }
9294       }
9295       Changed = true;
9296     }
9297   }
9298
9299   return Changed;
9300 }
9301
9302 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
9303   return new InstCombiner();
9304 }
9305