Turn calls to trampolines into calls to the underlying
[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 i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238
239   public:
240     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
241     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
242     //
243     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
244       assert(New && New->getParent() == 0 &&
245              "New instruction already inserted into a basic block!");
246       BasicBlock *BB = Old.getParent();
247       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
248       AddToWorkList(New);
249       return New;
250     }
251
252     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
253     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
254     /// cast.
255     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
256                             Instruction &Pos) {
257       if (V->getType() == Ty) return V;
258
259       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
260         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
261       
262       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
263       AddToWorkList(C);
264       return C;
265     }
266
267     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
268     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
269     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
270     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
271     // modified.
272     //
273     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
274       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
275       if (&I != V) {
276         I.replaceAllUsesWith(V);
277         return &I;
278       } else {
279         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
280         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
281         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
282         return &I;
283       }
284     }
285
286     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
287     // found to be replacable with another preexisting expression or was
288     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
289     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
290     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
291     //
292     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
293       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
294       if (Old != New)
295         Old->replaceAllUsesWith(New);
296       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
297         AddToWorkList(I);
298       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
299         AddToWorkList(I);
300       return true;
301     }
302     
303     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
304     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
305     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
306     // this function.
307     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
308       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
309       AddUsesToWorkList(I);
310       RemoveFromWorkList(&I);
311       I.eraseFromParent();
312       return 0;  // Don't do anything with FI
313     }
314
315   private:
316     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
317     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
318     /// casts that are known to not do anything...
319     ///
320     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
321                                    Value *V, const Type *DestTy,
322                                    Instruction *InsertBefore);
323
324     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
325     /// commutative operators.
326     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
327
328     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
329     /// most-complex to least-complex order.
330     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
331
332     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
333     /// on the demanded bits.
334     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
335                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
336                               unsigned Depth = 0);
337
338     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
339                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
340       
341     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
342     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
343     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
344     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
345
346     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
347     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
348     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
349     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
350     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     
352     
353     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
354                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
355     
356     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
357                               bool isSub, Instruction &I);
358     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
359                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
360     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
361     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
362     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
363
364     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
365   };
366
367   char InstCombiner::ID = 0;
368   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
369 }
370
371 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
372 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
373 static unsigned getComplexity(Value *V) {
374   if (isa<Instruction>(V)) {
375     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
376       return 3;
377     return 4;
378   }
379   if (isa<Argument>(V)) return 3;
380   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
381 }
382
383 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
384 // it.
385 static bool isOnlyUse(Value *V) {
386   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
387 }
388
389 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
390 // though a va_arg area...
391 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
392   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
393     if (ITy->getBitWidth() < 32)
394       return Type::Int32Ty;
395   }
396   return Ty;
397 }
398
399 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
400 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
401 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
402   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
403     return I->getOperand(0);
404   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
405     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
406       return CE->getOperand(0);
407   return 0;
408 }
409
410 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
411 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
412 static Instruction::CastOps 
413 isEliminableCastPair(
414   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
415   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
416   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
417   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
418 ) {
419   
420   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
421   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
422
423   // Get the opcodes of the two Cast instructions
424   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
425   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
426
427   return Instruction::CastOps(
428       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
429                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
430 }
431
432 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
433 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
434 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
435 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
436                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
437   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
438   
439   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
440   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
441     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
442       return false;
443   return true;
444 }
445
446 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
447 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
448 /// casts that are known to not do anything...
449 ///
450 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
451                                              Value *V, const Type *DestTy,
452                                              Instruction *InsertBefore) {
453   if (V->getType() == DestTy) return V;
454   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
455     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
456   
457   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
458 }
459
460 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
461 // operators:
462 //
463 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
464 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
465 //     binary operators.
466 //
467 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
468 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
469 //
470 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
471   bool Changed = false;
472   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
473     Changed = !I.swapOperands();
474
475   if (!I.isAssociative()) return Changed;
476   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
477   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
478     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
479       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
480         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
481                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
482                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
483         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
484         I.setOperand(1, Folded);
485         return true;
486       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
487         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
488             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
489           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
490           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
491
492           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
493           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
494           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
495                                                     Op1->getOperand(0),
496                                                     Op1->getName(), &I);
497           AddToWorkList(New);
498           I.setOperand(0, New);
499           I.setOperand(1, Folded);
500           return true;
501         }
502     }
503   return Changed;
504 }
505
506 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
507 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
508 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
509 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
510   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
511     return false;
512   I.swapOperands();
513   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
514   return true;
515 }
516
517 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
518 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
519 //
520 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
521   if (BinaryOperator::isNeg(V))
522     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
523
524   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
525   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
526     return ConstantExpr::getNeg(C);
527   return 0;
528 }
529
530 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
531   if (BinaryOperator::isNot(V))
532     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
533
534   // Constants can be considered to be not'ed values...
535   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
536     return ConstantInt::get(~C->getValue());
537   return 0;
538 }
539
540 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
541 // other computations (because it has a constant operand), return the
542 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
543 // Otherwise, return null.
544 //
545 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
546   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
547     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
548       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
549         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
550           return I->getOperand(0);
551       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
552         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
553           // The multiplier is really 1 << CST.
554           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
555           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
556           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
557           return I->getOperand(0);
558         }
559     }
560   return 0;
561 }
562
563 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
564 /// expression, return it.
565 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
566   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
567   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
568     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
569       return cast<User>(V);
570   return false;
571 }
572
573 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
574 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
575   APInt Val(C->getValue());
576   return ConstantInt::get(++Val);
577 }
578 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
579 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
580   APInt Val(C->getValue());
581   return ConstantInt::get(--Val);
582 }
583 /// Add - Add two ConstantInts together
584 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
585   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
586 }
587 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
588 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
589   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
590 }
591 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
592 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
593   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
594 }
595 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
596 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
597   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
598 }
599
600 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
601 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
602 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
603 /// processing.
604 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
605 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
606 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
607 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
608 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
609 /// this won't lose us code quality.
610 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
611                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
612   assert(V && "No Value?");
613   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
614   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
615   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
616          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
617          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
618          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
619   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
620     // We know all of the bits for a constant!
621     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
622     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
623     return;
624   }
625
626   if (Depth == 6 || Mask == 0)
627     return;  // Limit search depth.
628
629   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
630   if (!I) return;
631
632   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
633   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
634   
635   switch (I->getOpcode()) {
636   case Instruction::And: {
637     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
638     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
639     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
640     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
641     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
642     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     
644     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
645     KnownOne &= KnownOne2;
646     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
647     KnownZero |= KnownZero2;
648     return;
649   }
650   case Instruction::Or: {
651     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
652     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
653     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
654     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
655     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     
657     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
658     KnownZero &= KnownZero2;
659     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
660     KnownOne |= KnownOne2;
661     return;
662   }
663   case Instruction::Xor: {
664     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
666     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
667     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     
669     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
670     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
671     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
672     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
673     KnownZero = KnownZeroOut;
674     return;
675   }
676   case Instruction::Select:
677     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
679     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
680     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681
682     // Only known if known in both the LHS and RHS.
683     KnownOne &= KnownOne2;
684     KnownZero &= KnownZero2;
685     return;
686   case Instruction::FPTrunc:
687   case Instruction::FPExt:
688   case Instruction::FPToUI:
689   case Instruction::FPToSI:
690   case Instruction::SIToFP:
691   case Instruction::PtrToInt:
692   case Instruction::UIToFP:
693   case Instruction::IntToPtr:
694     return; // Can't work with floating point or pointers
695   case Instruction::Trunc: {
696     // All these have integer operands
697     uint32_t SrcBitWidth = 
698       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
699     APInt MaskIn(Mask);
700     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
701     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
702     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
703     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
704     KnownZero.trunc(BitWidth);
705     KnownOne.trunc(BitWidth);
706     return;
707   }
708   case Instruction::BitCast: {
709     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
710     if (SrcTy->isInteger()) {
711       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
712       return;
713     }
714     break;
715   }
716   case Instruction::ZExt:  {
717     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
718     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
719     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
720       
721     APInt MaskIn(Mask);
722     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
723     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
725     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
726     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
727     // The top bits are known to be zero.
728     KnownZero.zext(BitWidth);
729     KnownOne.zext(BitWidth);
730     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
731     return;
732   }
733   case Instruction::SExt: {
734     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
735     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
736     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
737       
738     APInt MaskIn(Mask); 
739     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
740     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
742     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
743     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
744     KnownZero.zext(BitWidth);
745     KnownOne.zext(BitWidth);
746
747     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
748     // top bits of the result.
749     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
750       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
751     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
752       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
753     return;
754   }
755   case Instruction::Shl:
756     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
757     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
758       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
759       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
760       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
761       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
762       KnownZero <<= ShiftAmt;
763       KnownOne  <<= ShiftAmt;
764       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
765       return;
766     }
767     break;
768   case Instruction::LShr:
769     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
770     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
771       // Compute the new bits that are at the top now.
772       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
773       
774       // Unsigned shift right.
775       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
776       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
777       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
778       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
779       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
780       // high bits known zero.
781       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
782       return;
783     }
784     break;
785   case Instruction::AShr:
786     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
787     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
788       // Compute the new bits that are at the top now.
789       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
790       
791       // Signed shift right.
792       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
793       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
794       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
795       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
796       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
797         
798       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
799       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
800         KnownZero |= HighBits;
801       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
802         KnownOne |= HighBits;
803       return;
804     }
805     break;
806   }
807 }
808
809 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
810 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
811 /// for bits that V cannot have.
812 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
813   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
814   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
815   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
816   return (KnownZero & Mask) == Mask;
817 }
818
819 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
820 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
821 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
822 /// constant and return true.
823 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
824                                    APInt Demanded) {
825   assert(I && "No instruction?");
826   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
827
828   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
829   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
830   if (!OpC) return false;
831
832   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
833   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
834   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
835     return false;
836
837   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
838   Demanded &= OpC->getValue();
839   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
840   return true;
841 }
842
843 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
844 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
845 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
846 // min/max.
847 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
848                                                    const APInt& KnownZero,
849                                                    const APInt& KnownOne,
850                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
851   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
852   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
853          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
854          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
855          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
856   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
857
858   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
859   // bit if it is unknown.
860   Min = KnownOne;
861   Max = KnownOne|UnknownBits;
862   
863   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
864     Min.set(BitWidth-1);
865     Max.clear(BitWidth-1);
866   }
867 }
868
869 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
870 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
871 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
872 // min/max.
873 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
874                                                      const APInt &KnownZero,
875                                                      const APInt &KnownOne,
876                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
877   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
878   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
879          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
880          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
881          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
882   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
883   
884   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
885   Min = KnownOne;
886   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
887   Max = KnownOne|UnknownBits;
888 }
889
890 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
891 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
892 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
893 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
894 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
895 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
896 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
897 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
898 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
899 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
900 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
901 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
902 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
903 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
904 /// and KnownOne must all be the same.
905 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
906                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
907                                         unsigned Depth) {
908   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
909   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
910   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
911   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
912   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
913          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
915          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
916           must have same BitWidth");
917   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
918     // We know all of the bits for a constant!
919     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
920     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
921     return false;
922   }
923   
924   KnownZero.clear(); 
925   KnownOne.clear();
926   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
927     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
928       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
929       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
930       return false;
931     }
932     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
933     // just set the DemandedMask to all bits.
934     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
935   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
936     if (V != UndefValue::get(VTy))
937       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
938     return false;
939   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
940     return false;
941   }
942   
943   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
944   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
945
946   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
947   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
948   switch (I->getOpcode()) {
949   default: break;
950   case Instruction::And:
951     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
952     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
953                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
954       return true;
955     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
956            "Bits known to be one AND zero?"); 
957
958     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
959     // LHS.
960     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
961                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
962       return true;
963     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
964            "Bits known to be one AND zero?"); 
965
966     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
967     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
968     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
969         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
970       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
971     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
972         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
973       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
974     
975     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
976     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
977       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
978       
979     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
980     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
981       return UpdateValueUsesWith(I, I);
982       
983     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
984     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
985     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
986     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
987     break;
988   case Instruction::Or:
989     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
990     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
991                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
992       return true;
993     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
994            "Bits known to be one AND zero?"); 
995     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
996     // LHS.
997     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
998                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
999       return true;
1000     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1001            "Bits known to be one AND zero?"); 
1002     
1003     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1004     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1005     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1006         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1007       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1008     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1009         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1010       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1011
1012     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1013     // the other side, just use the 'other' side.
1014     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1015         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1016       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1017     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1018         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1019       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1020         
1021     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1022     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1023       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1024           
1025     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1026     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1027     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1028     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1029     break;
1030   case Instruction::Xor: {
1031     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1032                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1033       return true;
1034     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1035            "Bits known to be one AND zero?"); 
1036     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1037                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1038       return true;
1039     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1040            "Bits known to be one AND zero?"); 
1041     
1042     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1043     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1044     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1045       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1046     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1047       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1048     
1049     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1050     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1051                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1052     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1053     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1054                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1055     
1056     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1057     // other, turn this into an *inclusive* or.
1058     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1059     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1060       Instruction *Or =
1061         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1062                                  I->getName());
1063       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1064       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1065     }
1066     
1067     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1068     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1069     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1070     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1071     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1072       // all known
1073       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1074         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1075         Instruction *And = 
1076           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1077         InsertNewInstBefore(And, *I);
1078         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1079       }
1080     }
1081     
1082     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1083     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1084     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1085       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1086     
1087     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1088     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1089     break;
1090   }
1091   case Instruction::Select:
1092     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1093                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1094       return true;
1095     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1096                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1097       return true;
1098     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1099            "Bits known to be one AND zero?"); 
1100     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1101            "Bits known to be one AND zero?"); 
1102     
1103     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1104     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1105       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1106     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1107       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1108     
1109     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1110     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1111     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1112     break;
1113   case Instruction::Trunc: {
1114     uint32_t truncBf = 
1115       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1116     DemandedMask.zext(truncBf);
1117     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1118     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1119     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1120                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1121       return true;
1122     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1123     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1125     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1126            "Bits known to be one AND zero?"); 
1127     break;
1128   }
1129   case Instruction::BitCast:
1130     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1131       return false;
1132       
1133     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1134                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1135       return true;
1136     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1137            "Bits known to be one AND zero?"); 
1138     break;
1139   case Instruction::ZExt: {
1140     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1141     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1142     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1143     
1144     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1145     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1147     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1148                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1149       return true;
1150     DemandedMask.zext(BitWidth);
1151     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1153     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1154            "Bits known to be one AND zero?"); 
1155     // The top bits are known to be zero.
1156     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1157     break;
1158   }
1159   case Instruction::SExt: {
1160     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1161     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1162     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1163     
1164     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1165                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1166
1167     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1168     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1169     // bit is demanded.
1170     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1171       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1172       
1173     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1174     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1176     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1177                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1178       return true;
1179     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1180     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1182     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1183            "Bits known to be one AND zero?"); 
1184       
1185     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1186     // top bits of the result.
1187
1188     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1189     // convert this into a zero extension.
1190     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1191     {
1192       // Convert to ZExt cast
1193       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1194       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1195     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1196       RHSKnownOne |= NewBits;
1197     }
1198     break;
1199   }
1200   case Instruction::Add: {
1201     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1202     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1203     // either.
1204     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1205       
1206     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1207     // we can do.
1208     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1209       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1210       // won't work if the RHS is zero.
1211       if (RHS->isZero())
1212         break;
1213       
1214       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1215       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1216       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1217
1218       // Find information about known zero/one bits in the input.
1219       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1220                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1221         return true;
1222
1223       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1224       // the constant.
1225       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1226         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1227       
1228       // Avoid excess work.
1229       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1230         break;
1231       
1232       // Turn it into OR if input bits are zero.
1233       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1234         Instruction *Or =
1235           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1236                                    I->getName());
1237         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1238         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1239       }
1240       
1241       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1242       // depending on potential carries from the input constant and the
1243       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1244       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1245       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1246       
1247       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1248       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1249       // this scan.
1250       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1251       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1252       
1253       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1254       
1255       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1256       // other, and there is no input carry.
1257       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1258                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1259       
1260       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1261       // is no input carry.
1262       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1263     } else {
1264       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1265       // the high bits of its LHS or RHS.
1266       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1267         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1268         // significant bit and all those below it.
1269         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1270         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1271                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1272           return true;
1273         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1274                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1275           return true;
1276       }
1277     }
1278     break;
1279   }
1280   case Instruction::Sub:
1281     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1282     // the high bits of its LHS or RHS.
1283     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1284       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1285       // significant bit and all those below it.
1286       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1287       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1288       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1289                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1290         return true;
1291       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1292                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1293         return true;
1294     }
1295     break;
1296   case Instruction::Shl:
1297     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1298       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1299       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1300       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1301                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1302         return true;
1303       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1304              "Bits known to be one AND zero?"); 
1305       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1306       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1307       // low bits known zero.
1308       if (ShiftAmt)
1309         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1310     }
1311     break;
1312   case Instruction::LShr:
1313     // For a logical shift right
1314     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1315       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1316       
1317       // Unsigned shift right.
1318       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1319       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1320                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1321         return true;
1322       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1323              "Bits known to be one AND zero?"); 
1324       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1325       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1326       if (ShiftAmt) {
1327         // Compute the new bits that are at the top now.
1328         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1329         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1330       }
1331     }
1332     break;
1333   case Instruction::AShr:
1334     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1335     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1336     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1337     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1338     if (DemandedMask == 1) {
1339       // Perform the logical shift right.
1340       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1341                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1342       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1343       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1344     }    
1345
1346     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1347     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1348     if (DemandedMask.isSignBit())
1349       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1350     
1351     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1352       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1353       
1354       // Signed shift right.
1355       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1356       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1357       // demanded.
1358       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1359         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1360       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1361                                DemandedMaskIn,
1362                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1363         return true;
1364       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1365              "Bits known to be one AND zero?"); 
1366       // Compute the new bits that are at the top now.
1367       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1368       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1369       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1370         
1371       // Handle the sign bits.
1372       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1373       // Adjust to where it is now in the mask.
1374       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1375         
1376       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1377       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1378       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1379           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1380         // Perform the logical shift right.
1381         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1382                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1383         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1384         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1385       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1386         RHSKnownOne |= HighBits;
1387       }
1388     }
1389     break;
1390   }
1391   
1392   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1393   // constant.
1394   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1395     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1396   return false;
1397 }
1398
1399
1400 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1401 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1402 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1403 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1404 ///
1405 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1406 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1407 /// returned.  This returns null if no change was made.
1408 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1409                                                 uint64_t &UndefElts,
1410                                                 unsigned Depth) {
1411   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1412   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1413   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1414   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1415          "Invalid DemandedElts!");
1416
1417   if (isa<UndefValue>(V)) {
1418     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1419     UndefElts = EltMask;
1420     return 0;
1421   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1422     UndefElts = EltMask;
1423     return UndefValue::get(V->getType());
1424   }
1425   
1426   UndefElts = 0;
1427   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1428     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1429     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1430
1431     std::vector<Constant*> Elts;
1432     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1433       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1434         Elts.push_back(Undef);
1435         UndefElts |= (1ULL << i);
1436       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1437         Elts.push_back(Undef);
1438         UndefElts |= (1ULL << i);
1439       } else {                               // Otherwise, defined.
1440         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1441       }
1442         
1443     // If we changed the constant, return it.
1444     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1445     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1446   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1447     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1448     // set to undef.
1449     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1450     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1451     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1452     std::vector<Constant*> Elts;
1453     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1454       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1455     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1456     return ConstantVector::get(Elts);
1457   }
1458   
1459   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1460     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1461       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1462       return false;
1463     }
1464     return false;
1465   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1466     return false;
1467   }
1468   
1469   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1470   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1471   
1472   bool MadeChange = false;
1473   uint64_t UndefElts2;
1474   Value *TmpV;
1475   switch (I->getOpcode()) {
1476   default: break;
1477     
1478   case Instruction::InsertElement: {
1479     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1480     // demand exactly the same input as we produce.
1481     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1482     if (Idx == 0) {
1483       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1484       // which elt is getting updated.
1485       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1486                                         UndefElts2, Depth+1);
1487       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1488       break;
1489     }
1490     
1491     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1492     // insertelement.
1493     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1494     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1495       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1496     
1497     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1498     // input demanded set is simpler than the output set.
1499     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1500                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1501                                       UndefElts, Depth+1);
1502     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1503
1504     // The inserted element is defined.
1505     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1506     break;
1507   }
1508   case Instruction::BitCast: {
1509     // Vector->vector casts only.
1510     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1511     if (!VTy) break;
1512     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1513     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1514     unsigned Ratio;
1515
1516     if (VWidth == InVWidth) {
1517       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1518       // elements as are demanded of us.
1519       Ratio = 1;
1520       InputDemandedElts = DemandedElts;
1521     } else if (VWidth > InVWidth) {
1522       // Untested so far.
1523       break;
1524       
1525       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1526       // then an input element is live if any of the corresponding output
1527       // elements are live.
1528       Ratio = VWidth/InVWidth;
1529       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1530         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1531           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1532       }
1533     } else {
1534       // Untested so far.
1535       break;
1536       
1537       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1538       // then an input element is live if the corresponding output element is
1539       // live.
1540       Ratio = InVWidth/VWidth;
1541       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1542         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1543           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1544     }
1545     
1546     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1547     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1548                                       UndefElts2, Depth+1);
1549     if (TmpV) {
1550       I->setOperand(0, TmpV);
1551       MadeChange = true;
1552     }
1553     
1554     UndefElts = UndefElts2;
1555     if (VWidth > InVWidth) {
1556       assert(0 && "Unimp");
1557       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1558       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1559       // undef.
1560       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1561         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1562           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1563     } else if (VWidth < InVWidth) {
1564       assert(0 && "Unimp");
1565       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1566       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1567       // elements are undef.
1568       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1569       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1570         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1571           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1572     }
1573     break;
1574   }
1575   case Instruction::And:
1576   case Instruction::Or:
1577   case Instruction::Xor:
1578   case Instruction::Add:
1579   case Instruction::Sub:
1580   case Instruction::Mul:
1581     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1582     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1583                                       UndefElts, Depth+1);
1584     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1585     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1586                                       UndefElts2, Depth+1);
1587     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1588       
1589     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1590     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1591     UndefElts &= UndefElts2;
1592     break;
1593     
1594   case Instruction::Call: {
1595     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1596     if (!II) break;
1597     switch (II->getIntrinsicID()) {
1598     default: break;
1599       
1600     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1601     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1602     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1603     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1610       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1611                                         UndefElts, Depth+1);
1612       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1613       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1614                                         UndefElts2, Depth+1);
1615       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1616
1617       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1618       // scalarize it now.
1619       if (DemandedElts == 1) {
1620         switch (II->getIntrinsicID()) {
1621         default: break;
1622         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1623         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1626           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1627           Value *LHS = II->getOperand(1);
1628           Value *RHS = II->getOperand(2);
1629           // Extract the element as scalars.
1630           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1631           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           
1633           switch (II->getIntrinsicID()) {
1634           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1635           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1636           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1637             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1638                                                         II->getName()), *II);
1639             break;
1640           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1641           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1642             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1643                                                          II->getName()), *II);
1644             break;
1645           }
1646           
1647           Instruction *New =
1648             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1649                                   II->getName());
1650           InsertNewInstBefore(New, *II);
1651           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1652           return New;
1653         }            
1654       }
1655         
1656       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1657       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1658       UndefElts &= UndefElts2;
1659       break;
1660     }
1661     break;
1662   }
1663   }
1664   return MadeChange ? I : 0;
1665 }
1666
1667 /// @returns true if the specified compare predicate is
1668 /// true when both operands are equal...
1669 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1670 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1671   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1672          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1674 }
1675
1676 /// @returns true if the specified compare instruction is
1677 /// true when both operands are equal...
1678 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1679 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1680   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1681 }
1682
1683 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1684 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1685 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1686 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1687 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1688 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1689 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1690 ///
1691 template<typename Functor>
1692 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1693   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1694   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1695
1696   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1697   if (F.shouldApply(LHS))
1698     return F.apply(Root);
1699
1700   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1701   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1702   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1703     // Should we apply this transform to the RHS?
1704     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1705
1706     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1707     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1708       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1709       ShouldApply = true;
1710     }
1711
1712     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1713     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1714     if (ShouldApply) {
1715       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1716
1717       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1718       // and perform the reassociation.
1719       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1720
1721       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1722       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1723
1724       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1725       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1726       if (&Root == TmpLHSI) {
1727         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1728         return 0;
1729       }
1730       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1731       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1732       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1733       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1734       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1735       ARI = Root;
1736
1737       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1738       // get to LHSI.
1739       while (TmpLHSI != LHSI) {
1740         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1741         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1742         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1743         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1744         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1745         ARI = NextLHSI;
1746
1747         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1748         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1749         TmpLHSI = NextLHSI;
1750         ExtraOperand = NextOp;
1751       }
1752
1753       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1754       // the transformation...
1755       return F.apply(Root);
1756     }
1757
1758     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1759   }
1760   return 0;
1761 }
1762
1763
1764 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1765 struct AddRHS {
1766   Value *RHS;
1767   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1768   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1769   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1770     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1771                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1772   }
1773 };
1774
1775 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1776 //                 iff C1&C2 == 0
1777 struct AddMaskingAnd {
1778   Constant *C2;
1779   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1780   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1781     ConstantInt *C1;
1782     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1783            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1784   }
1785   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1786     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1787   }
1788 };
1789
1790 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1791                                              InstCombiner *IC) {
1792   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1793     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1794       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1795
1796     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1797           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1798   }
1799
1800   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1801   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1802   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1803
1804   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1805     if (ConstIsRHS)
1806       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1807     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1808   }
1809
1810   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1811   if (!ConstIsRHS)
1812     std::swap(Op0, Op1);
1813   Instruction *New;
1814   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1815     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1816   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1817     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1818                           SO->getName()+".cmp");
1819   else {
1820     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1821     abort();
1822   }
1823   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1824 }
1825
1826 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1827 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1828 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1829 // not have a second operand.
1830 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1831                                      InstCombiner *IC) {
1832   // Don't modify shared select instructions
1833   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1834   Value *TV = SI->getOperand(1);
1835   Value *FV = SI->getOperand(2);
1836
1837   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1838     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1839     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1840
1841     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1842     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1843
1844     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1845                           SelectFalseVal);
1846   }
1847   return 0;
1848 }
1849
1850
1851 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1852 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1853 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1854 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1855   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1856   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1857   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1858
1859   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1860   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1861   // or if *it* is a PHI, bail out.
1862   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1863   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1864     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1865       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1866       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1867       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1868       
1869       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1870       // loop.
1871       if (NonConstBB == I.getParent())
1872         return 0;
1873     }
1874   
1875   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1876   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1877   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1878   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1879   if (NonConstBB) {
1880     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1881     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1882   }
1883
1884   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1885   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1886   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1887   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1888   NewPN->takeName(PN);
1889
1890   // Next, add all of the operands to the PHI.
1891   if (I.getNumOperands() == 2) {
1892     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1893     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1894       Value *InV = 0;
1895       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1896         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1897           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1898         else
1899           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1900       } else {
1901         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1902         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1903           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1904                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1905                                        NonConstBB->getTerminator());
1906         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1907           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1908                                 CI->getPredicate(),
1909                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1910                                 NonConstBB->getTerminator());
1911         else
1912           assert(0 && "Unknown binop!");
1913         
1914         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1915       }
1916       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1917     }
1918   } else { 
1919     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1920     const Type *RetTy = CI->getType();
1921     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1922       Value *InV;
1923       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1924         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1925       } else {
1926         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1927         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1928                                I.getType(), "phitmp", 
1929                                NonConstBB->getTerminator());
1930         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1931       }
1932       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1933     }
1934   }
1935   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1936 }
1937
1938 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1939   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1940   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1941
1942   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1943     // X + undef -> undef
1944     if (isa<UndefValue>(RHS))
1945       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1946
1947     // X + 0 --> X
1948     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1949       if (RHSC->isNullValue())
1950         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1951     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1952       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1953         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1954     }
1955
1956     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1957       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1958       const APInt& Val = CI->getValue();
1959       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1960       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1961         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1962       
1963       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1964       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1965       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1966         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1967         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1968                                  KnownZero, KnownOne))
1969           return &I;
1970       }
1971     }
1972
1973     if (isa<PHINode>(LHS))
1974       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1975         return NV;
1976     
1977     ConstantInt *XorRHS = 0;
1978     Value *XorLHS = 0;
1979     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1980         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1981       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1982       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1983       
1984       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1985       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1986       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1987       do {
1988         if (TySizeBits > Size) {
1989           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1990           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1991           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1992               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1993             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1994             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1995                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1996               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1997             break;
1998           }
1999         }
2000         Size >>= 1;
2001         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2002         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2003       } while (Size >= 1);
2004       
2005       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2006       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2007       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2008       // up to something that the back ends can handle.
2009       const Type *MiddleType = 0;
2010       switch (Size) {
2011         default: break;
2012         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2013         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2014         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2015       }
2016       if (MiddleType) {
2017         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2018         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2019         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2020       }
2021     }
2022   }
2023
2024   // X + X --> X << 1
2025   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2026     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2027
2028     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2029       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2030         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2031           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2032     }
2033     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2034       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2035         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2036           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2037     }
2038   }
2039
2040   // -A + B  -->  B - A
2041   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2042     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2043
2044   // A + -B  -->  A - B
2045   if (!isa<Constant>(RHS))
2046     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2047       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2048
2049
2050   ConstantInt *C2;
2051   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2052     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2053       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2054
2055     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2056     ConstantInt *C1;
2057     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2058       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2059   }
2060
2061   // X + X*C --> X * (C+1)
2062   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2063     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2064
2065   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2066   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2067     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2068   
2069
2070   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2071   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2072     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2073       return R;
2074
2075   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2076     Value *X = 0;
2077     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2078       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2079
2080     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2081     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2082       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2083       if (Anded == CRHS) {
2084         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2085         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2086         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2087
2088         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2089         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2090
2091         // See if the and mask includes all of these bits.
2092         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2093
2094         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2095           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2096           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2097                                                             LHS->getName()), I);
2098           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2099         }
2100       }
2101     }
2102
2103     // Try to fold constant add into select arguments.
2104     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2105       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2106         return R;
2107   }
2108
2109   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2110   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2111   //     intptrtype
2112   {
2113     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2114     Value *Other = RHS;
2115     if (!CI) {
2116       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2117       Other = LHS;
2118     }
2119     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2120         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2121          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2122         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2123       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2124                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2125       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2126       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2127     }
2128   }
2129
2130   return Changed ? &I : 0;
2131 }
2132
2133 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2134 // highest order bit set.
2135 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2136   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2137   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2138 }
2139
2140 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2141   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2142
2143   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2144     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2145
2146   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2147   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2148     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2149
2150   if (isa<UndefValue>(Op0))
2151     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2152   if (isa<UndefValue>(Op1))
2153     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2154
2155   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2156     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2157     if (C->isAllOnesValue())
2158       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2159
2160     // C - ~X == X + (1+C)
2161     Value *X = 0;
2162     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2163       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2164
2165     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2166     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2167     if (C->isZero()) {
2168       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2169         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2170           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2171             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2172             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2173                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2174               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2175               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2176                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2177             }
2178           }
2179         }
2180         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2181           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2182             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2183             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2184                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2185               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2186               return BinaryOperator::createLShr(
2187                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2188             }
2189           }
2190         } 
2191     }
2192
2193     // Try to fold constant sub into select arguments.
2194     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2195       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2196         return R;
2197
2198     if (isa<PHINode>(Op0))
2199       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2200         return NV;
2201   }
2202
2203   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2204     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2205         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2206       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2207         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2208       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2209         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2210       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2211         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2212           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2213           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2214                                            Op1I->getOperand(0));
2215       }
2216     }
2217
2218     if (Op1I->hasOneUse()) {
2219       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2220       // is not used by anyone else...
2221       //
2222       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2223           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2224         // Swap the two operands of the subexpr...
2225         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2226         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2227         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2228
2229         // Create the new top level add instruction...
2230         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2231       }
2232
2233       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2234       //
2235       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2236           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2237         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2238
2239         Value *NewNot =
2240           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2241         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2242       }
2243
2244       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2245       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2246         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2247           if (CSI->isZero())
2248             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2249               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2250                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2251
2252       // X - X*C --> X * (1-C)
2253       ConstantInt *C2 = 0;
2254       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2255         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2256         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2257       }
2258     }
2259   }
2260
2261   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2262     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2263       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2264         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2265           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2266         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2267           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2268       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2269         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2270           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2271       }
2272
2273   ConstantInt *C1;
2274   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2275     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2276       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2277
2278     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2279     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2280       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2281   }
2282   return 0;
2283 }
2284
2285 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2286 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2287 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2288 /// signed.
2289 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2290                            bool &TrueIfSigned) {
2291   switch (pred) {
2292   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2293     TrueIfSigned = true;
2294     return RHS->isZero();
2295   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2296     TrueIfSigned = true;
2297     return RHS->isAllOnesValue();
2298   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2299     TrueIfSigned = false;
2300     return RHS->isAllOnesValue();
2301   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2302     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2303     TrueIfSigned = true;
2304     return RHS->getValue() ==
2305       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2306   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2307     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2308     TrueIfSigned = true;
2309     return RHS->getValue() == 
2310       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2311   default:
2312     return false;
2313   }
2314 }
2315
2316 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2317   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2318   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2319
2320   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2321     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2322
2323   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2324   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2325     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2326
2327       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2328       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2329         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2330           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2331             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2332                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2333
2334       if (CI->isZero())
2335         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2336       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2337         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2338       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2339         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2340
2341       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2342       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2343         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2344                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2345       }
2346     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2347       if (Op1F->isNullValue())
2348         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2349
2350       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2351       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2352       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2353         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2354     }
2355     
2356     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2357       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2358           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2359         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2360         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2361                                                      Op1, "tmp");
2362         InsertNewInstBefore(Add, I);
2363         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2364                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2365         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2366         
2367       }
2368
2369     // Try to fold constant mul into select arguments.
2370     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2371       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2372         return R;
2373
2374     if (isa<PHINode>(Op0))
2375       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2376         return NV;
2377   }
2378
2379   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2380     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2381       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2382
2383   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2384   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2385   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2386   // formed.
2387   CastInst *BoolCast = 0;
2388   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2389     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2390       BoolCast = CI;
2391   if (!BoolCast)
2392     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2393       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2394         BoolCast = CI;
2395   if (BoolCast) {
2396     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2397       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2398       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2399       bool TIS = false;
2400       
2401       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2402       // multiply into a shift/and combination.
2403       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2404           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2405           TIS) {
2406         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2407         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2408                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2409         Value *V =
2410           InsertNewInstBefore(
2411             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2412                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2413                                             ".mask"), I);
2414
2415         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2416         // or truncate to the multiply type.
2417         if (I.getType() != V->getType()) {
2418           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2419           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2420           Instruction::CastOps opcode = 
2421             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2422              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2423           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2424         }
2425
2426         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2427         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2428       }
2429     }
2430   }
2431
2432   return Changed ? &I : 0;
2433 }
2434
2435 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2436 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2437 /// used by the visitors to those instructions.
2438 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2439 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2440   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2441
2442   // undef / X -> 0
2443   if (isa<UndefValue>(Op0))
2444     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2445
2446   // X / undef -> undef
2447   if (isa<UndefValue>(Op1))
2448     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2449
2450   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2451   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2452     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2453     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2454     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2455     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2456     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2457     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2458       if (ST->isNullValue()) {
2459         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2460         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2461           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2462         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2463           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2464         else
2465           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2466         return &I;
2467       }
2468
2469     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2470     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2471       if (ST->isNullValue()) {
2472         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2473         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2474           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2475         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2476           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2477         else
2478           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2479         return &I;
2480       }
2481   }
2482
2483   return 0;
2484 }
2485
2486 /// This function implements the transforms common to both integer division
2487 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2488 /// division instructions.
2489 /// @brief Common integer divide transforms
2490 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2491   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2492
2493   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2494     return Common;
2495
2496   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2497     // div X, 1 == X
2498     if (RHS->equalsInt(1))
2499       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2500
2501     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2502     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2503       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2504         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2505           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2506                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2507         }
2508
2509     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2510       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2511         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2512           return R;
2513       if (isa<PHINode>(Op0))
2514         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2515           return NV;
2516     }
2517   }
2518
2519   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2520   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2521     if (LHS->equalsInt(0))
2522       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2523
2524   return 0;
2525 }
2526
2527 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2528   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2529
2530   // Handle the integer div common cases
2531   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2532     return Common;
2533
2534   // X udiv C^2 -> X >> C
2535   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2536   // if so, convert to a right shift.
2537   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2538     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2539       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2540                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2541   }
2542
2543   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2544   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2545     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2546         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2547       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2548       if (C1.isPowerOf2()) {
2549         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2550         const Type *NTy = N->getType();
2551         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2552           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2553           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2554         }
2555         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2556       }
2557     }
2558   }
2559   
2560   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2561   // where C1&C2 are powers of two.
2562   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2563     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2564       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2565         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2566         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2567           // Compute the shift amounts
2568           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2569           // Construct the "on true" case of the select
2570           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2571           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2572                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2573           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2574   
2575           // Construct the "on false" case of the select
2576           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2577           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2578                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2579           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2580
2581           // construct the select instruction and return it.
2582           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2583         }
2584       }
2585   return 0;
2586 }
2587
2588 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2589   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2590
2591   // Handle the integer div common cases
2592   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2593     return Common;
2594
2595   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2596     // sdiv X, -1 == -X
2597     if (RHS->isAllOnesValue())
2598       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2599
2600     // -X/C -> X/-C
2601     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2602       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2603   }
2604
2605   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2606   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2607   if (I.getType()->isInteger()) {
2608     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2609     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2610       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2611     }
2612   }      
2613   
2614   return 0;
2615 }
2616
2617 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2618   return commonDivTransforms(I);
2619 }
2620
2621 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2622 /// of some factor, return that factor.
2623 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2624   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2625     return CI;
2626   
2627   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2628   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2629   
2630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2631   if (!I) return Result;
2632   
2633   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2634     // Handle multiplies by a constant, etc.
2635     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2636                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2637   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2638     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2639     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2640       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2641       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2642     }
2643   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2644     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2645       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2646       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2647       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2648         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2649                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2650     }
2651   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2652     // Only handle int->int casts.
2653     if (!CI->isIntegerCast())
2654       return Result;
2655     Value *Op = CI->getOperand(0);
2656     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2657   }    
2658   return Result;
2659 }
2660
2661 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2662 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2663 /// is used by the visitors to those instructions.
2664 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2665 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2666   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2667
2668   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2669   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2670     if (LHS->isNullValue())
2671       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2672
2673   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2674     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2675   if (isa<UndefValue>(Op1))
2676     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2677
2678   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2679   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2680     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2681     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2682     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2683     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2684     // simplified also.
2685     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2686       if (ST->isNullValue()) {
2687         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2688         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2689           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2690         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2691           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2692         else
2693           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2694         return &I;
2695       }
2696     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2697     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2698       if (ST->isNullValue()) {
2699         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2700         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2701           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2702         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2703           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2704         else
2705           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2706         return &I;
2707       }
2708   }
2709
2710   return 0;
2711 }
2712
2713 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2714 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2715 /// remainder instructions.
2716 /// @brief Common integer remainder transforms
2717 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2718   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2719
2720   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2721     return common;
2722
2723   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2724     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2725     if (RHS->equalsInt(0))
2726       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2727     
2728     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2729       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2730
2731     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2732       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2733         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2734           return R;
2735       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2736         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2737           return NV;
2738       }
2739       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2740       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2741         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2742     }
2743   }
2744
2745   return 0;
2746 }
2747
2748 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2749   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2750
2751   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2752     return common;
2753   
2754   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2755     // X urem C^2 -> X and C
2756     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2757     // if so, convert to a bitwise and.
2758     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2759       if (C->getValue().isPowerOf2())
2760         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2761   }
2762
2763   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2764     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2765     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2766         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2767       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2768         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2769         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2770                                                                    "tmp"), I);
2771         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2772       }
2773     }
2774   }
2775
2776   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2777   // where C1&C2 are powers of two.
2778   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2779     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2780       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2781         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2782         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2783             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2784           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2785             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2786           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2787             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2788           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2789         }
2790       }
2791   }
2792   
2793   return 0;
2794 }
2795
2796 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2797   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2798
2799   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2800     return common;
2801   
2802   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2803     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2804         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2805       // X % -Y -> X % Y
2806       AddUsesToWorkList(I);
2807       I.setOperand(1, RHSNeg);
2808       return &I;
2809     }
2810  
2811   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2812   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2813   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2814   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2815     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2816     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2817   }
2818
2819   return 0;
2820 }
2821
2822 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2823   return commonRemTransforms(I);
2824 }
2825
2826 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2827 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2828   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2829   if (!isSigned)
2830     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2831   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2832 }
2833
2834 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2835 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2836   if (!isSigned)
2837     return C->getValue() == 1; // unsigned
2838     
2839   // Calculate 1111111111000000000000
2840   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2841   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2842 }
2843
2844 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2845 // constant.
2846 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2847   return CI->getValue().isPowerOf2();
2848 }
2849
2850 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2851 // This is the same as lowones(~X).
2852 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2853   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2854 }
2855
2856 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2857 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2858 ///
2859 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2860 ///
2861 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2862 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2863 ///
2864 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2865 ///   0  A > B
2866 ///   1  A == B
2867 ///   2  A < B
2868 ///
2869 /// <=>  Value  Definition
2870 /// 000     0   Always false
2871 /// 001     1   A >  B
2872 /// 010     2   A == B
2873 /// 011     3   A >= B
2874 /// 100     4   A <  B
2875 /// 101     5   A != B
2876 /// 110     6   A <= B
2877 /// 111     7   Always true
2878 ///  
2879 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2880   switch (ICI->getPredicate()) {
2881     // False -> 0
2882   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2883   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2884   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2885   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2886   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2887   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2888   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2889   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2890   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2891   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2892     // True -> 7
2893   default:
2894     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2895     return 0;
2896   }
2897 }
2898
2899 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2900 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2901 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2902 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2903 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2904   switch (code) {
2905   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2906   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2907   case  1: 
2908     if (sign)
2909       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2910     else
2911       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2912   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2913   case  3: 
2914     if (sign)
2915       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2916     else
2917       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2918   case  4: 
2919     if (sign)
2920       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2921     else
2922       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2923   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2924   case  6: 
2925     if (sign)
2926       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2927     else
2928       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2929   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2930   }
2931 }
2932
2933 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2934   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2935     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2936      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2937     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2938      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2939 }
2940
2941 namespace { 
2942 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2943 struct FoldICmpLogical {
2944   InstCombiner &IC;
2945   Value *LHS, *RHS;
2946   ICmpInst::Predicate pred;
2947   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2948     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2949       pred(ICI->getPredicate()) {}
2950   bool shouldApply(Value *V) const {
2951     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2952       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2953         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2954                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2955     return false;
2956   }
2957   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2958     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2959     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2960       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2961       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2962     }
2963
2964     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2965     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2966     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2967     unsigned Code;
2968     switch (Log.getOpcode()) {
2969     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2970     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2971     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2972     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2973     }
2974
2975     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2976                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2977       
2978     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2979     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2980       return I;
2981     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2982     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2983   }
2984 };
2985 } // end anonymous namespace
2986
2987 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2988 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2989 // guaranteed to be a binary operator.
2990 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2991                                     ConstantInt *OpRHS,
2992                                     ConstantInt *AndRHS,
2993                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2994   Value *X = Op->getOperand(0);
2995   Constant *Together = 0;
2996   if (!Op->isShift())
2997     Together = And(AndRHS, OpRHS);
2998
2999   switch (Op->getOpcode()) {
3000   case Instruction::Xor:
3001     if (Op->hasOneUse()) {
3002       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3003       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3004       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3005       And->takeName(Op);
3006       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3007     }
3008     break;
3009   case Instruction::Or:
3010     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3011       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3012
3013     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3014       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3015       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3016       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3017       Or->takeName(Op);
3018       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3019     }
3020     break;
3021   case Instruction::Add:
3022     if (Op->hasOneUse()) {
3023       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3024       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3025       // single bit constant.
3026       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3027
3028       // If there is only one bit set...
3029       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3030         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3031         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3032         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3033         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3034
3035         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3036         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3037           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3038           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3039           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3040           // no effect.
3041           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3042             TheAnd.setOperand(0, X);
3043             return &TheAnd;
3044           } else {
3045             // Pull the XOR out of the AND.
3046             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3047             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3048             NewAnd->takeName(Op);
3049             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3050           }
3051         }
3052       }
3053     }
3054     break;
3055
3056   case Instruction::Shl: {
3057     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3058     // the anded constant includes them, clear them now!
3059     //
3060     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3061     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3062     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3063     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3064
3065     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3066     // Masking out bits that the shift already masks
3067       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3068     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3069       TheAnd.setOperand(1, CI);
3070       return &TheAnd;
3071     }
3072     break;
3073   }
3074   case Instruction::LShr:
3075   {
3076     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3077     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3078     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3079     //
3080     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3081     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3082     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3083     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3084
3085     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3086     // Masking out bits that the shift already masks.
3087       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3088     } else if (CI != AndRHS) {
3089       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3090       return &TheAnd;
3091     }
3092     break;
3093   }
3094   case Instruction::AShr:
3095     // Signed shr.
3096     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3097     // with an and.
3098     if (Op->hasOneUse()) {
3099       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3100       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3101       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3102       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3103       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3104         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3105         // Make the argument unsigned.
3106         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3107         ShVal = InsertNewInstBefore(
3108             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3109                                    Op->getName()), TheAnd);
3110         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3111       }
3112     }
3113     break;
3114   }
3115   return 0;
3116 }
3117
3118
3119 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3120 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3121 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3122 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3123 /// insert new instructions.
3124 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3125                                            bool isSigned, bool Inside, 
3126                                            Instruction &IB) {
3127   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3128             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3129          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3130     
3131   if (Inside) {
3132     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3133       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3134
3135     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3136     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3137       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3138         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3139       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3140     }
3141
3142     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3143     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3144     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3145     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3146     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3147     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3148   }
3149
3150   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3151     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3152
3153   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3154   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3155   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3156     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3157         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3158     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3159   }
3160
3161   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3162   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3163   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3164   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3165   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3166   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3167   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3168 }
3169
3170 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3171 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3172 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3173 // not, since all 1s are not contiguous.
3174 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3175   const APInt& V = Val->getValue();
3176   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3177   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3178
3179   // look for the first zero bit after the run of ones
3180   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3181   // look for the first non-zero bit
3182   ME = V.getActiveBits(); 
3183   return true;
3184 }
3185
3186 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3187 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3188 /// the following xforms:
3189 /// 
3190 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3191 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3192 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3193 ///
3194 /// return (A +/- B).
3195 ///
3196 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3197                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3198                                         Instruction &I) {
3199   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3200   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3201       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3202
3203   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3204
3205   switch (LHSI->getOpcode()) {
3206   default: return 0;
3207   case Instruction::And:
3208     if (And(N, Mask) == Mask) {
3209       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3210       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3211            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3212           Mask->getValue().getBitWidth())
3213         break;
3214
3215       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3216       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3217       // is all N is, ignore it.
3218       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3219       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3220         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3221         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3222         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3223           break;
3224       }
3225     }
3226     return 0;
3227   case Instruction::Or:
3228   case Instruction::Xor:
3229     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3230     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3231          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3232         && And(N, Mask)->isZero())
3233       break;
3234     return 0;
3235   }
3236   
3237   Instruction *New;
3238   if (isSub)
3239     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3240   else
3241     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3242   return InsertNewInstBefore(New, I);
3243 }
3244
3245 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3246   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3247   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3248
3249   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3250     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3251
3252   // and X, X = X
3253   if (Op0 == Op1)
3254     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3255
3256   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3257   // purpose is to compute bits we don't care about.
3258   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3259     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3260     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3261     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3262                              KnownZero, KnownOne))
3263       return &I;
3264   } else {
3265     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3266       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3267         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3268     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3269       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3270     }
3271   }
3272   
3273   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3274     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3275     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3276
3277     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3278     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3279       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3280       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3281       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3282       switch (Op0I->getOpcode()) {
3283       case Instruction::Xor:
3284       case Instruction::Or:
3285         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3286         if (Op0I->hasOneUse()) {
3287           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3288             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3289             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3290                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3291             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3292             return BinaryOperator::create(
3293                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3294           }
3295           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3296               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3297             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3298             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3299                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3300             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3301             return BinaryOperator::create(
3302                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3303           }
3304         }
3305
3306         break;
3307       case Instruction::Add:
3308         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3309         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3310         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3311         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3312           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3313         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3314           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3315         break;
3316
3317       case Instruction::Sub:
3318         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3319         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3320         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3321         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3322           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3323         break;
3324       }
3325
3326       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3327         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3328           return Res;
3329     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3330       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3331       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3332       // frequently occurs for bitfield accesses.
3333       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3334         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3335             CastOp->getNumOperands() == 2)
3336           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3337             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3338               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3339               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3340               // This will fold the two constants together, which may allow 
3341               // other simplifications.
3342               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3343                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3344                 CastOp->getName()+".shrunk");
3345               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3346               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3347               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3348               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3349               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3350             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3351               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3352               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3353               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3354               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3355                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3356             }
3357       }
3358     }
3359
3360     // Try to fold constant and into select arguments.
3361     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3362       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3363         return R;
3364     if (isa<PHINode>(Op0))
3365       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3366         return NV;
3367   }
3368
3369   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3370   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3371
3372   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3373     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3374
3375   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3376   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3377     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3378                                                I.getName()+".demorgan");
3379     InsertNewInstBefore(Or, I);
3380     return BinaryOperator::createNot(Or);
3381   }
3382   
3383   {
3384     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3385     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3386       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3387         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3388     
3389       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3390       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3391         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3392           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3393       }
3394     }
3395     
3396     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3397       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3398         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3399
3400       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3401       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3402         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3403           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3404       }
3405     }
3406     
3407     if (Op0->hasOneUse() &&
3408         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3409       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3410         I.swapOperands();     // Simplify below
3411         std::swap(Op0, Op1);
3412       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3413         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3414         I.swapOperands();     // Simplify below
3415         std::swap(Op0, Op1);
3416       }
3417     }
3418     if (Op1->hasOneUse() &&
3419         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3420       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3421         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3422         std::swap(A, B);
3423       }
3424       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3425         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3426         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3427         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3428       }
3429     }
3430   }
3431   
3432   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3433     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3434     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3435       return R;
3436
3437     Value *LHSVal, *RHSVal;
3438     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3439     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3440     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3441       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3442         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3443             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3444             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3445             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3446             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3447             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3448           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3449           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3450             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3451           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3452           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3453           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3454             std::swap(LHS, RHS);
3455             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3456             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3457           }
3458
3459           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3460           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3461           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3462           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3463           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3464           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3465           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3466
3467           switch (LHSCC) {
3468           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3469           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3470             switch (RHSCC) {
3471             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3472             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3473             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3474             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3475               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3476             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3477             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3478             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3479               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3480             }
3481           case ICmpInst::ICMP_NE:
3482             switch (RHSCC) {
3483             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3484             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3485               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3486                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3487               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3488             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3489               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3490                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3491               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3492             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3493             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3494             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3495               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3496             case ICmpInst::ICMP_NE:
3497               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3498                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3499                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3500                                                       LHSVal->getName()+".off");
3501                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3502                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3503                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3504               }
3505               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3506             }
3507             break;
3508           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3509             switch (RHSCC) {
3510             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3511             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3512             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3513               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3514             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3515               break;
3516             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3517             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3518               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3519             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3520               break;
3521             }
3522             break;
3523           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3524             switch (RHSCC) {
3525             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3526             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3527             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3528               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3529             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3530               break;
3531             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3532             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3533               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3534             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3535               break;
3536             }
3537             break;
3538           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3539             switch (RHSCC) {
3540             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3541             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3542               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3543             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3544               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3545             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3546               break;
3547             case ICmpInst::ICMP_NE:
3548               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3549                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3550               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3551             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3552               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3553                                      true, I);
3554             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3555               break;
3556             }
3557             break;
3558           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3559             switch (RHSCC) {
3560             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3561             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3562               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3563             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3564               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3565             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3566               break;
3567             case ICmpInst::ICMP_NE:
3568               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3569                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3570               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3571             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3572               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3573                                      true, I);
3574             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3575               break;
3576             }
3577             break;
3578           }
3579         }
3580   }
3581
3582   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3583   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3584     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3585       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3586         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3587         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3588             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3589             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3590                               I.getType(), TD) &&
3591             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3592                               I.getType(), TD)) {
3593           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3594                                                          Op1C->getOperand(0),
3595                                                          I.getName());
3596           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3597           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3598         }
3599       }
3600     
3601   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3602   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3603     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3604       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3605           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3606           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3607         Instruction *NewOp =
3608           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3609                                                         SI1->getOperand(0),
3610                                                         SI0->getName()), I);
3611         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3612                                       SI1->getOperand(1));
3613       }
3614   }
3615
3616   return Changed ? &I : 0;
3617 }
3618
3619 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3620 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3621 /// yet, fill it in and return false.
3622 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3623   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3624   if (I == 0) return true;
3625
3626   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3627   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3628     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3629            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3630   
3631   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3632   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3633   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3634   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3635     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3636     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3637         8*(ByteValues.size()-1))
3638       return true;
3639     
3640     unsigned DestNo;
3641     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3642       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3643       DestNo = ByteValues.size()-1;
3644     } else {
3645       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3646       DestNo = 0;
3647     }
3648     
3649     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3650     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3651     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3652       return true;
3653     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3654     return false;
3655   }
3656   
3657   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3658   // don't have this.
3659   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3660   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3661   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3662       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3663     return true;
3664   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3665
3666   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3667   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3668       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3669     return true;
3670   
3671   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3672   unsigned DestByte;
3673   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3674     return true;
3675   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3676   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3677     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3678       break;
3679   // Unknown mask for bswap.
3680   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3681   
3682   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3683   unsigned SrcByte;
3684   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3685     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3686   else
3687     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3688   
3689   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3690   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3691     return true;
3692   
3693   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3694   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3695   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3696     return true;
3697   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3698   return false;
3699 }
3700
3701 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3702 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3703 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3704   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3705   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3706     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3707   
3708   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3709   /// defines each byte.
3710   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3711   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3712     
3713   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3714   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3715       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3716     return 0;
3717   
3718   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3719   Value *V = ByteValues[0];
3720   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3721   
3722   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3723   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3724     if (ByteValues[i] != V)
3725       return 0;
3726   const Type *Tys[] = { ITy };
3727   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3728   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3729   return new CallInst(F, V);
3730 }
3731
3732
3733 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3734   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3735   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3736
3737   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3738     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3739
3740   // or X, X = X
3741   if (Op0 == Op1)
3742     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3743
3744   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3745   // purpose is to compute bits we don't care about.
3746   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3747     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3748     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3749     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3750                              KnownZero, KnownOne))
3751       return &I;
3752   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3753     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3754   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3755     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3756       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3757   }
3758     
3759
3760   
3761   // or X, -1 == -1
3762   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3763     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3764     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3765     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3766       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3767       InsertNewInstBefore(Or, I);
3768       Or->takeName(Op0);
3769       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3770                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3771     }
3772
3773     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3774     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3775       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3776       InsertNewInstBefore(Or, I);
3777       Or->takeName(Op0);
3778       return BinaryOperator::createXor(Or,
3779                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3780     }
3781
3782     // Try to fold constant and into select arguments.
3783     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3784       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3785         return R;
3786     if (isa<PHINode>(Op0))
3787       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3788         return NV;
3789   }
3790
3791   Value *A = 0, *B = 0;
3792   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3793
3794   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3795     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3796       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3797   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3798     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3799       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3800
3801   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3802   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3803   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3804       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3805       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3806        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3807     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3808       return BSwap;
3809   }
3810   
3811   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3812   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3813       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3814     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3815     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3816     NOr->takeName(Op0);
3817     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3818   }
3819
3820   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3821   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3822       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3823     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3824     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3825     NOr->takeName(Op0);
3826     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3827   }
3828
3829   // (A & C)|(B & D)
3830   Value *C = 0, *D = 0;
3831   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3832       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3833     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3834     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3835     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3836     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3837       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3838       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3839       // replace with V+N.
3840       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3841         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3842             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3843           // Add commutes, try both ways.
3844           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3845             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3846           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3847             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3848         }
3849         // Or commutes, try both ways.
3850         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3851             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3852           // Add commutes, try both ways.
3853           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3854             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3855           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3856             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3857         }
3858       }
3859       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3860     }
3861     
3862     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3863     // terms for V1 & (V2|V3).
3864     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3865       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3866         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3867       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3868         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3869       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3870         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3871       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3872         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3873       
3874       if (V1) {
3875         Value *Or =
3876           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3877         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3878       }
3879     }
3880   }
3881   
3882   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3883   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3884     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3885       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3886           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3887           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3888         Instruction *NewOp =
3889         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3890                                                      SI1->getOperand(0),
3891                                                      SI0->getName()), I);
3892         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3893                                       SI1->getOperand(1));
3894       }
3895   }
3896
3897   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3898     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3899       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3900   } else {
3901     A = 0;
3902   }
3903   // Note, A is still live here!
3904   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3905     if (Op0 == B)
3906       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3907
3908     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3909     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3910       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3911                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3912       return BinaryOperator::createNot(And);
3913     }
3914   }
3915
3916   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3917   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3918     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3919       return R;
3920
3921     Value *LHSVal, *RHSVal;
3922     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3923     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3924     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3925       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3926         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3927             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3928             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3929             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3930             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3931             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3932             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3933             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3934           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3935           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3936           bool NeedsSwap;
3937           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3938             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3939           else
3940             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3941             
3942           if (NeedsSwap) {
3943             std::swap(LHS, RHS);
3944             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3945             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3946           }
3947
3948           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3949           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3950           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3951           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3952           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3953           // equal.
3954           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3955
3956           switch (LHSCC) {
3957           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3958           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3959             switch (RHSCC) {
3960             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3961             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3962               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3963                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3964                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3965                                                       LHSVal->getName()+".off");
3966                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3967                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3968                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3969               }
3970               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3971             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3972             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3973               break;
3974             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3975             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3976             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3977               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3978             }
3979             break;
3980           case ICmpInst::ICMP_NE:
3981             switch (RHSCC) {
3982             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3983             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3984             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3985             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3986               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3987             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3988             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3989             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3990               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3991             }
3992             break;
3993           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3994             switch (RHSCC) {
3995             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3996             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3997               break;
3998             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
3999               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4000                                      false, I);
4001             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4002               break;
4003             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4004             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4005               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4006             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4007               break;
4008             }
4009             break;
4010           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4011             switch (RHSCC) {
4012             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4013             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4014               break;
4015             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4016               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4017                                      false, I);
4018             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4019               break;
4020             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4021             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4022               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4023             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4024               break;
4025             }
4026             break;
4027           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4028             switch (RHSCC) {
4029             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4030             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4031             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4032               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4033             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4034               break;
4035             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4036             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4037               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4038             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4039               break;
4040             }
4041             break;
4042           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4043             switch (RHSCC) {
4044             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4045             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4046             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4047               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4048             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4049               break;
4050             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4051             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4052               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4053             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4054               break;
4055             }
4056             break;
4057           }
4058         }
4059   }
4060     
4061   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4062   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4063     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4064       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4065         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4066         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4067             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4068             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4069                               I.getType(), TD) &&
4070             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4071                               I.getType(), TD)) {
4072           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4073                                                         Op1C->getOperand(0),
4074                                                         I.getName());
4075           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4076           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4077         }
4078       }
4079       
4080
4081   return Changed ? &I : 0;
4082 }
4083
4084 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4085 struct XorSelf {
4086   Value *RHS;
4087   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4088   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4089   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4090     return &Xor;
4091   }
4092 };
4093
4094
4095 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4096   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4097   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4098
4099   if (isa<UndefValue>(Op1))
4100     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4101
4102   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4103   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4104     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4105     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4106   }
4107   
4108   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4109   // purpose is to compute bits we don't care about.
4110   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4111     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4112     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4113     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4114                              KnownZero, KnownOne))
4115       return &I;
4116   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4117     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4118   }
4119
4120   // Is this a ~ operation?
4121   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4122     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4123     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4124     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4125       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4126           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4127         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4128         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4129           Instruction *NotY =
4130             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4131                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4132           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4133           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4134             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4135           else
4136             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4137         }
4138       }
4139     }
4140   }
4141   
4142   
4143   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4144     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4145     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4146       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4147         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4148                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4149
4150       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4151         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4152                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4153     }
4154
4155     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4156       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4157       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4158         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4159           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4160           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4161                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4162           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4163         }
4164           
4165       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4166         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4167           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4168           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4169             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4170             return BinaryOperator::createSub(
4171                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4172                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4173                                           Op0I->getOperand(0));
4174           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4175             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4176             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4177             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4178
4179           }
4180         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4181           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4182           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4183             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4184             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4185             // NewRHS.
4186             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4187             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4188                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4189             AddToWorkList(Op0I);
4190             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4191             I.setOperand(1, NewRHS);
4192             return &I;
4193           }
4194         }
4195     }
4196
4197     // Try to fold constant and into select arguments.
4198     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4199       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4200         return R;
4201     if (isa<PHINode>(Op0))
4202       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4203         return NV;
4204   }
4205
4206   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4207     if (X == Op1)
4208       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4209
4210   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4211     if (X == Op0)
4212       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4213
4214   
4215   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4216   if (Op1I) {
4217     Value *A, *B;
4218     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4219       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4220         Op1I->swapOperands();
4221         I.swapOperands();
4222         std::swap(Op0, Op1);
4223       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4224         I.swapOperands();     // Simplified below.
4225         std::swap(Op0, Op1);
4226       }
4227     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4228       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4229         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4230       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4231         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4232     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4233       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4234         Op1I->swapOperands();
4235         std::swap(A, B);
4236       }
4237       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4238         I.swapOperands();     // Simplified below.
4239         std::swap(Op0, Op1);
4240       }
4241     }
4242   }
4243   
4244   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4245   if (Op0I) {
4246     Value *A, *B;
4247     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4248       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4249         std::swap(A, B);
4250       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4251         Instruction *NotB =
4252           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4253         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4254       }
4255     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4256       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4257         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4258       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4259         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4260     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4261       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4262         std::swap(A, B);
4263       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4264           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4265         Instruction *N =
4266           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4267         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4268       }
4269     }
4270   }
4271   
4272   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4273   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4274       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4275       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4276       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4277     Instruction *NewOp =
4278       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4279                                                     Op1I->getOperand(0),
4280                                                     Op0I->getName()), I);
4281     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4282                                   Op1I->getOperand(1));
4283   }
4284     
4285   if (Op0I && Op1I) {
4286     Value *A, *B, *C, *D;
4287     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4288     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4289         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4290       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4291         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4292     }
4293     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4294     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4295         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4296       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4297         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4298     }
4299     
4300     // (A & B)^(C & D)
4301     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4302         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4303         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4304       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4305       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4306       if (A == C)
4307         X = A, Y = B, Z = D;
4308       else if (A == D)
4309         X = A, Y = B, Z = C;
4310       else if (B == C)
4311         X = B, Y = A, Z = D;
4312       else if (B == D)
4313         X = B, Y = A, Z = C;
4314       
4315       if (X) {
4316         Instruction *NewOp =
4317         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4318         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4319       }
4320     }
4321   }
4322     
4323   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4324   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4325     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4326       return R;
4327
4328   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4329   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4330     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4331       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4332         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4333         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4334             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4335             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4336                               I.getType(), TD) &&
4337             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4338                               I.getType(), TD)) {
4339           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4340                                                          Op1C->getOperand(0),
4341                                                          I.getName());
4342           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4343           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4344         }
4345       }
4346
4347   return Changed ? &I : 0;
4348 }
4349
4350 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4351 /// overflowed for this type.
4352 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4353                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4354   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4355
4356   if (IsSigned)
4357     if (In2->getValue().isNegative())
4358       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4359     else
4360       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4361   else
4362     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4363 }
4364
4365 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4366 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4367 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4368 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4369   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4370   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4371   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4372   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4373
4374   // Build a mask for high order bits.
4375   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4376   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4377
4378   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4379     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4380     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4381     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4382       if (OpC->isZero()) continue;
4383       
4384       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4385       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4386         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4387         
4388         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4389           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4390         else
4391           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4392                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4393                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4394                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4395         continue;
4396       }
4397       
4398       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4399       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4400       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4401       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4402         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4403       else {
4404         // Emit an add instruction.
4405         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4406            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4407                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4408       }
4409       continue;
4410     }
4411     // Convert to correct type.
4412     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4413       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4414         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4415       else
4416         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4417                                                  Op->getName()+".c"), I);
4418     }
4419     if (Size != 1) {
4420       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4421       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4422         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4423       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4424         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4425                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4426     }
4427
4428     // Emit an add instruction.
4429     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4430       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4431                                     cast<Constant>(Result));
4432     else
4433       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4434                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4435   }
4436   return Result;
4437 }
4438
4439 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4440 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4441 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4442                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4443                                        Instruction &I) {
4444   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4445
4446   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4447     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4448       RHS = CI->getOperand(0);
4449
4450   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4451   if (PtrBase == RHS) {
4452     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4453     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4454     // each index is zero or not.
4455     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4456       Instruction *InVal = 0;
4457       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4458       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4459         bool EmitIt = true;
4460         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4461           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4462             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4463           if (C->isNullValue())
4464             EmitIt = false;
4465           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4466             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4467           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4468             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4469                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4470                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4471         }
4472
4473         if (EmitIt) {
4474           Instruction *Comp =
4475             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4476                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4477           if (InVal == 0)
4478             InVal = Comp;
4479           else {
4480             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4481             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4482             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4483               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4484             else                              // True if all are equal
4485               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4486           }
4487         }
4488       }
4489
4490       if (InVal)
4491         return InVal;
4492       else
4493         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4494         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4495                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4496     }
4497
4498     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4499     // the result to fold to a constant!
4500     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4501       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4502       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4503       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4504                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4505     }
4506   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4507     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4508     // compare the base pointer.
4509     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4510       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4511       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4512                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4513       if (IndicesTheSame)
4514         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4515           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4516             IndicesTheSame = false;
4517             break;
4518           }
4519
4520       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4521       if (IndicesTheSame)
4522         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4523                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4524
4525       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4526       // different, bail out.
4527       return 0;
4528     }
4529
4530     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4531     bool AllZeros = true;
4532     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4533       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4534           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4535         AllZeros = false;
4536         break;
4537       }
4538     if (AllZeros)
4539       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4540                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4541
4542     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4543     AllZeros = true;
4544     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4545       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4546           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4547         AllZeros = false;
4548         break;
4549       }
4550     if (AllZeros)
4551       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4552
4553     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4554       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4555       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4556       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4557       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4558         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4559           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4560                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4561             // Irreconcilable differences.
4562             NumDifferences = 2;
4563             break;
4564           } else {
4565             if (NumDifferences++) break;
4566             DiffOperand = i;
4567           }
4568         }
4569
4570       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4571         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4572                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4573                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4574
4575       else if (NumDifferences == 1) {
4576         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4577         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4578         // Make sure we do a signed comparison here.
4579         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4580       }
4581     }
4582
4583     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4584     // the result to fold to a constant!
4585     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4586         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4587       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4588       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4589       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4590       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4591     }
4592   }
4593   return 0;
4594 }
4595
4596 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4597   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4598   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4599
4600   // Fold trivial predicates.
4601   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4602     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4603   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4604     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4605   
4606   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4607   if (Op0 == Op1) {
4608     switch (I.getPredicate()) {
4609     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4610     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4611     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4612     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4613       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4614     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4615     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4616     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4617       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4618       
4619     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4620     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4621     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4622     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4623       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4624       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4625       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4626       return &I;
4627       
4628     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4629     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4630     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4631     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4632       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4633       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4634       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4635       return &I;
4636     }
4637   }
4638     
4639   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4640     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4641
4642   // Handle fcmp with constant RHS
4643   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4644     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4645       switch (LHSI->getOpcode()) {
4646       case Instruction::PHI:
4647         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4648           return NV;
4649         break;
4650       case Instruction::Select:
4651         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4652         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4653         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4654         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4655         if (LHSI->hasOneUse()) {
4656           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4657             // Fold the known value into the constant operand.
4658             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4659             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4660             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4661                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4662                                                       I.getName()), I);
4663           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4664             // Fold the known value into the constant operand.
4665             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4666             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4667             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4668                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4669                                                       I.getName()), I);
4670           }
4671         }
4672
4673         if (Op1)
4674           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4675         break;
4676       }
4677   }
4678
4679   return Changed ? &I : 0;
4680 }
4681
4682 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4683   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4684   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4685   const Type *Ty = Op0->getType();
4686
4687   // icmp X, X
4688   if (Op0 == Op1)
4689     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4690                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4691
4692   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4693     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4694
4695   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4696   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4697   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4698        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4699       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4700        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4701     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4702                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4703
4704   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4705   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4706     switch (I.getPredicate()) {
4707     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4708     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4709       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4710       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4711       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4712     }
4713     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4714       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4715
4716     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4717     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4718       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4719       // FALL THROUGH
4720     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4721     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4722       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4723       InsertNewInstBefore(Not, I);
4724       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4725     }
4726     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4727     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4728       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4729       // FALL THROUGH
4730     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4731     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4732       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4733       InsertNewInstBefore(Not, I);
4734       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4735     }
4736     }
4737   }
4738
4739   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4740   // can be folded into the comparison.
4741   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4742     switch (I.getPredicate()) {
4743     default: break;
4744     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4745       if (CI->isMinValue(false))
4746         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4747       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4748         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4749       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4750         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4751       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4752       if (CI->isMinValue(true))
4753         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4754                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4755           
4756       break;
4757
4758     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4759       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4760         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4761       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4762         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4763       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4764         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4765       break;
4766
4767     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4768       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4769         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4770       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4771         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4772       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4773         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4774         
4775       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4776       if (CI->isMaxValue(true))
4777         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4778                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4779       break;
4780
4781     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4782       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4783         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4784       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4785         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4786       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4787         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4788       break;
4789
4790     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4791       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4792         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4793       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4794         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4795       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4796         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4797       break;
4798
4799     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4800       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4801         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4802       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4803         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4804       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4805         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4806       break;
4807
4808     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4809       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4810         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4811       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4812         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4813       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4814         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4815       break;
4816
4817     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4818       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4819         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4820       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4821         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4822       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4823         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4824       break;
4825     }
4826
4827     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4828     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4829     // already been handled above, this requires little checking.
4830     //
4831     switch (I.getPredicate()) {
4832     default: break;
4833     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4834       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4835     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4836       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4837     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4838       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4839     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4840       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4841     }
4842     
4843     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4844     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4845     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4846     
4847     bool UnusedBit;
4848     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4849     
4850     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4851     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4852     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4853                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4854                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4855                              KnownZero, KnownOne, 0))
4856       return &I;
4857         
4858     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4859     // in.
4860     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4861       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4862       // EQ and NE we use unsigned values.
4863       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4864       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4865       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4866         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4867                                                Max);
4868       } else {
4869         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4870                                                  Max);
4871       }
4872       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4873       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4874       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4875         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4876           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4877         break;
4878       case ICmpInst::ICMP_NE:
4879         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4880           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4881         break;
4882       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4883         if (Max.ult(RHSVal))
4884           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4885         if (Min.uge(RHSVal))
4886           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4887         break;
4888       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4889         if (Min.ugt(RHSVal))
4890           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4891         if (Max.ule(RHSVal))
4892           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4893         break;
4894       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4895         if (Max.slt(RHSVal))
4896           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4897         if (Min.sgt(RHSVal))
4898           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4899         break;
4900       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4901         if (Min.sgt(RHSVal))
4902           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4903         if (Max.sle(RHSVal))
4904           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4905         break;
4906       }
4907     }
4908           
4909     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4910     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4911     // instruction can be folded into the icmp 
4912     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4913       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4914         return Res;
4915   }
4916
4917   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4918   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4919     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4920       switch (LHSI->getOpcode()) {
4921       case Instruction::GetElementPtr:
4922         if (RHSC->isNullValue()) {
4923           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4924           bool isAllZeros = true;
4925           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4926             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4927                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4928               isAllZeros = false;
4929               break;
4930             }
4931           if (isAllZeros)
4932             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4933                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4934         }
4935         break;
4936
4937       case Instruction::PHI:
4938         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4939           return NV;
4940         break;
4941       case Instruction::Select: {
4942         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4943         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4944         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4945         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4946         if (LHSI->hasOneUse()) {
4947           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4948             // Fold the known value into the constant operand.
4949             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4950             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4951             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4952                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4953                                                    I.getName()), I);
4954           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4955             // Fold the known value into the constant operand.
4956             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4957             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4958             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4959                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4960                                                    I.getName()), I);
4961           }
4962         }
4963
4964         if (Op1)
4965           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4966         break;
4967       }
4968       case Instruction::Malloc:
4969         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4970         // can assume it is successful and remove the malloc.
4971         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4972           AddToWorkList(LHSI);
4973           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4974                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4975         }
4976         break;
4977       }
4978   }
4979
4980   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4981   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4982     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4983       return NI;
4984   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4985     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
4986                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
4987       return NI;
4988
4989   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
4990   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
4991   // now.
4992   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
4993     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
4994         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
4995       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
4996       // operand, where it can often be eliminated completely.
4997       Op0 = CI->getOperand(0);
4998
4999       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5000       // so eliminate it as well.
5001       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5002         Op1 = CI2->getOperand(0);
5003
5004       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5005       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5006         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5007           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5008         } else {
5009           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5010           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5011         }
5012       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5013     }
5014   }
5015   
5016   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5017     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5018     // This comes up when you have code like
5019     //   int X = A < B;
5020     //   if (X) ...
5021     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5022     // with a constant or another cast from the same type.
5023     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5024       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5025         return R;
5026   }
5027   
5028   if (I.isEquality()) {
5029     Value *A, *B, *C, *D;
5030     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5031       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5032         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5033         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5034                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5035       }
5036
5037       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5038         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5039         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5040           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5041             if (Op1->hasOneUse()) {
5042               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5043               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5044               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5045                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5046             }
5047         
5048         // A^B == A^D -> B == D
5049         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5050         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5051         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5052         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5053       }
5054     }
5055     
5056     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5057         (A == Op0 || B == Op0)) {
5058       // A == (A^B)  ->  B == 0
5059       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5060       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5061                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5062     }
5063     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5064       // (A-B) == A  ->  B == 0
5065       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5066                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5067     }
5068     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5069       // A == (A-B)  ->  B == 0
5070       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5071                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5072     }
5073     
5074     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5075     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5076         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5077         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5078       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5079       
5080       if (A == C) {
5081         X = B; Y = D; Z = A;
5082       } else if (A == D) {
5083         X = B; Y = C; Z = A;
5084       } else if (B == C) {
5085         X = A; Y = D; Z = B;
5086       } else if (B == D) {
5087         X = A; Y = C; Z = B;
5088       }
5089       
5090       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5091         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5092         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5093         I.setOperand(0, Op1);
5094         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5095         return &I;
5096       }
5097     }
5098   }
5099   return Changed ? &I : 0;
5100 }
5101
5102
5103 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5104 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5105 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5106                                           ConstantInt *DivRHS) {
5107   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5108   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5109   
5110   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5111   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5112   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5113   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5114   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5115   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5116   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5117   // if it finds it. 
5118   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5119   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5120     return 0;
5121   if (DivRHS->isZero())
5122     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5123
5124   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5125   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5126   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5127   // instead of computing a divide. 
5128   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5129
5130   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5131   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5132   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5133   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5134                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5135
5136   // Get the ICmp opcode
5137   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5138
5139   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5140   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5141   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5142   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5143   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5144   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5145   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5146   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5147   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5148   
5149   
5150   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5151     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5152     LoBound = Prod;
5153     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5154     if (!HiOverflow)
5155       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5156   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5157     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5158       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5159       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5160       HiBound = DivRHS;
5161     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5162       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5163       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5164       if (!HiOverflow)
5165         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5166     } else {                       // (X / pos) op neg
5167       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5168       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5169       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5170                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5171       HiBound = AddOne(Prod);
5172       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5173     }
5174   } else {                         // Divisor is < 0.
5175     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5176       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5177       LoBound = AddOne(DivRHS);
5178       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5179       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5180         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5181         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5182       }
5183     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5184       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5185       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5186       if (!LoOverflow)
5187         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5188       HiBound = AddOne(Prod);
5189     } else {                       // (X / neg) op neg
5190       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5191       LoBound = Prod;
5192       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5193       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5194     }
5195     
5196     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5197     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5198   }
5199
5200   Value *X = DivI->getOperand(0);
5201   switch (Pred) {
5202   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5203   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5204     if (LoOverflow && HiOverflow)
5205       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5206     else if (HiOverflow)
5207       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5208                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5209     else if (LoOverflow)
5210       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5211                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5212     else
5213       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5214   case ICmpInst::ICMP_NE:
5215     if (LoOverflow && HiOverflow)
5216       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5217     else if (HiOverflow)
5218       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5219                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5220     else if (LoOverflow)
5221       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5222                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5223     else
5224       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5225   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5226   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5227     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5228       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5229     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5230       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5231     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5232   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5233   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5234     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5235       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5236     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5237       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5238     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5239       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5240     else
5241       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5242   }
5243 }
5244
5245
5246 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5247 ///
5248 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5249                                                           Instruction *LHSI,
5250                                                           ConstantInt *RHS) {
5251   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5252   
5253   switch (LHSI->getOpcode()) {
5254   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5255     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5256       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5257       // fold the xor.
5258       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5259           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5260         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5261         
5262         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5263         // the operation, just stop using the Xor.
5264         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5265           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5266           AddToWorkList(LHSI);
5267           return &ICI;
5268         }
5269         
5270         // Was the old condition true if the operand is positive?
5271         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5272         
5273         // If so, the new one isn't.
5274         isTrueIfPositive ^= true;
5275         
5276         if (isTrueIfPositive)
5277           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5278         else
5279           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5280       }
5281     }
5282     break;
5283   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5284     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5285         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5286       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5287       
5288       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5289       // and/compare to be the input width without changing the value
5290       // produced, eliminating a cast.
5291       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5292         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5293         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5294         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5295         // bit would not work.
5296         if (Cast->hasOneUse() &&
5297             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5298              RHSV.isPositive())) {
5299           uint32_t BitWidth = 
5300             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5301           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5302           NewCST.zext(BitWidth);
5303           APInt NewCI = RHSV;
5304           NewCI.zext(BitWidth);
5305           Instruction *NewAnd = 
5306             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5307                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5308           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5309           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5310                               ConstantInt::get(NewCI));
5311         }
5312       }
5313       
5314       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5315       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5316       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5317       // access.
5318       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5319       if (Shift && !Shift->isShift())
5320         Shift = 0;
5321       
5322       ConstantInt *ShAmt;
5323       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5324       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5325       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5326       
5327       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5328       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5329       // rights, as they sign-extend.
5330       if (ShAmt) {
5331         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5332         if (!CanFold) {
5333           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5334           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5335           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5336           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5337           
5338           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5339           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5340                AndCST->getValue()) == 0)
5341             CanFold = true;
5342         }
5343         
5344         if (CanFold) {
5345           Constant *NewCst;
5346           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5347             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5348           else
5349             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5350           
5351           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5352           // compared.
5353           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5354             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5355             // As a special case, check to see if this means that the
5356             // result is always true or false now.
5357             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5358               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5359             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5360               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5361           } else {
5362             ICI.setOperand(1, NewCst);
5363             Constant *NewAndCST;
5364             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5365               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5366             else
5367               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5368             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5369             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5370             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5371             AddUsesToWorkList(ICI);
5372             return &ICI;
5373           }
5374         }
5375       }
5376       
5377       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5378       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5379       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5380       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5381           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5382           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5383         // Compute C << Y.
5384         Value *NS;
5385         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5386           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5387                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5388         } else {
5389           // Insert a logical shift.
5390           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5391                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5392         }
5393         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5394         
5395         // Compute X & (C << Y).
5396         Instruction *NewAnd = 
5397           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5398         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5399         
5400         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5401         return &ICI;
5402       }
5403     }
5404     break;
5405     
5406   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5407     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5408     if (!ShAmt) break;
5409     
5410     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5411     
5412     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5413     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5414     // simplified.
5415     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5416       break;
5417     
5418     if (ICI.isEquality()) {
5419       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5420       // comparison cannot succeed.
5421       Constant *Comp =
5422         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5423       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5424         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5425         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5426         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5427       }
5428       
5429       if (LHSI->hasOneUse()) {
5430         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5431         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5432         Constant *Mask =
5433           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5434         
5435         Instruction *AndI =
5436           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5437                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5438         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5439         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5440                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5441       }
5442     }
5443     
5444     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5445     bool TrueIfSigned = false;
5446     if (LHSI->hasOneUse() &&
5447         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5448       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5449       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5450                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5451       Instruction *AndI =
5452         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5453                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5454       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5455       
5456       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5457                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5458     }
5459     break;
5460   }
5461     
5462   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5463   case Instruction::AShr: {
5464     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5465     if (!ShAmt) break;
5466
5467     if (ICI.isEquality()) {
5468       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5469       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5470       // simplified.
5471       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5472       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5473         break;
5474       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5475       
5476       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5477       // comparison cannot succeed.
5478       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5479       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5480         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5481       else
5482         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5483       
5484       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5485         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5486         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5487         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5488       }
5489       
5490       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5491         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5492         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5493         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5494         
5495         Instruction *AndI =
5496           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5497                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5498         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5499         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5500                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5501       }
5502     }
5503     break;
5504   }
5505     
5506   case Instruction::SDiv:
5507   case Instruction::UDiv:
5508     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5509     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5510     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5511     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5512     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5513     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5514     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5515       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5516                                           DivRHS))
5517         return R;
5518     break;
5519   }
5520   
5521   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5522   if (ICI.isEquality()) {
5523     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5524     
5525     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5526     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5527     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5528       switch (BO->getOpcode()) {
5529       case Instruction::SRem:
5530         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5531         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5532           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5533           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5534             Instruction *NewRem =
5535               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5536                                          BO->getName());
5537             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5538             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5539                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5540           }
5541         }
5542         break;
5543       case Instruction::Add:
5544         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5545         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5546           if (BO->hasOneUse())
5547             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5548                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5549         } else if (RHSV == 0) {
5550           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5551           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5552           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5553           
5554           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5555             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5556           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5557             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5558           else if (BO->hasOneUse()) {
5559             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5560             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5561             Neg->takeName(BO);
5562             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5563           }
5564         }
5565         break;
5566       case Instruction::Xor:
5567         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5568         // the explicit xor.
5569         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5570           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5571                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5572         
5573         // FALLTHROUGH
5574       case Instruction::Sub:
5575         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5576         if (RHSV == 0)
5577           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5578                               BO->getOperand(1));
5579         break;
5580         
5581       case Instruction::Or:
5582         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5583         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5584         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5585           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5586           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5587             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5588                                                              isICMP_NE));
5589         }
5590         break;
5591         
5592       case Instruction::And:
5593         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5594           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5595           // comparison can never succeed!
5596           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5597             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5598                                                              isICMP_NE));
5599           
5600           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5601           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5602             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5603                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5604                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5605           
5606           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5607           if (isSignBit(BOC)) {
5608             Value *X = BO->getOperand(0);
5609             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5610             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5611               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5612             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5613           }
5614           
5615           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5616           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5617             Value *X = BO->getOperand(0);
5618             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5619             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5620               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5621             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5622           }
5623         }
5624       default: break;
5625       }
5626     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5627       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5628       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5629         AddToWorkList(II);
5630         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5631         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5632         return &ICI;
5633       }
5634     }
5635   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5636             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5637             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5638     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5639       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5640       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5641       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5642       if (SrcTy->isInteger() && 
5643           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5644         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5645         // smaller constant values.
5646         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5647           // X u< 128 => X s> -1
5648           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5649                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5650         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5651                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5652           // X u> 127 => X s< 0
5653           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5654                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5655         }
5656       }
5657     }
5658   }
5659   return 0;
5660 }
5661
5662 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5663 /// We only handle extending casts so far.
5664 ///
5665 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5666   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5667   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5668   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5669   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5670   Value *RHSCIOp;
5671
5672   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5673   // integer type is the same size as the pointer type.
5674   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5675       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5676          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5677     Value *RHSOp = 0;
5678     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5679       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5680     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5681       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5682       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5683       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5684         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5685                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5686     }
5687
5688     if (RHSOp)
5689       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5690   }
5691   
5692   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5693   // Enforce this.
5694   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5695       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5696     return 0;
5697
5698   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5699   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5700
5701   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5702     // Not an extension from the same type?
5703     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5704     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5705       return 0;
5706     
5707     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5708     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5709     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5710       return 0;
5711
5712     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5713     // then we can't handle this.
5714     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5715       return 0;
5716     
5717     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5718     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5719   }
5720
5721   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5722   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5723   if (!CI)
5724     return 0;
5725
5726   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5727   // reextended to DestTy.
5728   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5729   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5730
5731   // If the re-extended constant didn't change...
5732   if (Res2 == CI) {
5733     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5734     // For example, we might have:
5735     //    %A = sext short %X to uint
5736     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5737     // It is incorrect to transform this into 
5738     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5739     // because %A may have negative value. 
5740     //
5741     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5742     // OR operation is EQ/NE.
5743     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5744       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5745     else
5746       return 0;
5747   }
5748
5749   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5750   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5751
5752   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5753   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5754   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5755     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5756   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5757     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5758
5759   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5760   // should have been folded away previously and not enter in here.
5761   Value *Result;
5762   if (isSignedCmp) {
5763     // We're performing a signed comparison.
5764     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5765       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5766     else
5767       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5768   } else {
5769     // We're performing an unsigned comparison.
5770     if (isSignedExt) {
5771       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5772       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5773       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5774       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5775                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5776     } else {
5777       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5778       Result = ConstantInt::getTrue();
5779     }
5780   }
5781
5782   // Finally, return the value computed.
5783   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5784       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5785     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5786   } else {
5787     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5788             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5789            "ICmp should be folded!");
5790     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5791       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5792     else
5793       return BinaryOperator::createNot(Result);
5794   }
5795 }
5796
5797 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5798   return commonShiftTransforms(I);
5799 }
5800
5801 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5802   return commonShiftTransforms(I);
5803 }
5804
5805 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5806   return commonShiftTransforms(I);
5807 }
5808
5809 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5810   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5811   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5812
5813   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5814   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5815   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5816       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5817     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5818   
5819   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5820     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5821       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5822     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5823       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5824   }
5825   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5826     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5827       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5828     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5829       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5830   }
5831
5832   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5833   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5834     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5835       if (CSI->isAllOnesValue())
5836         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5837
5838   // Try to fold constant and into select arguments.
5839   if (isa<Constant>(Op0))
5840     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5841       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5842         return R;
5843
5844   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5845   if (I.isArithmeticShift()) {
5846     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5847           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5848       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5849     }
5850   }
5851
5852   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5853     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5854       return Res;
5855   return 0;
5856 }
5857
5858 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5859                                                BinaryOperator &I) {
5860   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5861
5862   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5863   // purpose is to compute bits we don't care about.
5864   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5865   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5866   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5867                            KnownZero, KnownOne))
5868     return &I;
5869   
5870   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5871   // of a signed value.
5872   //
5873   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5874     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5875       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5876     else {
5877       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5878       return &I;
5879     }
5880   }
5881   
5882   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5883   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5884     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5885       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5886         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5887                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5888   
5889   // Try to fold constant and into select arguments.
5890   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5891     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5892       return R;
5893   if (isa<PHINode>(Op0))
5894     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5895       return NV;
5896   
5897   if (Op0->hasOneUse()) {
5898     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5899       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5900       Value *V1, *V2;
5901       ConstantInt *CC;
5902       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5903         default: break;
5904         case Instruction::Add:
5905         case Instruction::And:
5906         case Instruction::Or:
5907         case Instruction::Xor: {
5908           // These operators commute.
5909           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5910           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5911               match(Op0BO->getOperand(1),
5912                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5913             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5914                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5915                                             Op0BO->getName());
5916             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5917             Instruction *X = 
5918               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5919                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5920             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5921             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5922             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5923                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5924           }
5925           
5926           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5927           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5928           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5929               match(Op0BOOp1, 
5930                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5931               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5932               V2 == Op1) {
5933             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5934                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5935                                                      Op0BO->getName());
5936             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5937             Instruction *XM =
5938               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5939                                         V1->getName()+".mask");
5940             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5941             
5942             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5943           }
5944         }
5945           
5946         // FALL THROUGH.
5947         case Instruction::Sub: {
5948           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5949           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5950               match(Op0BO->getOperand(0),
5951                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5952             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5953                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5954                                                      Op0BO->getName());
5955             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5956             Instruction *X =
5957               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5958                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5959             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5960             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5961             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5962                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5963           }
5964           
5965           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5966           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5967               match(Op0BO->getOperand(0),
5968                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5969                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5970               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5971                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5972             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5973                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5974                                                      Op0BO->getName());
5975             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5976             Instruction *XM =
5977               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5978                                         V1->getName()+".mask");
5979             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5980             
5981             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5982           }
5983           
5984           break;
5985         }
5986       }
5987       
5988       
5989       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5990       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5991       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5992         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5993         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5994         
5995         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5996           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5997           case Instruction::Add:
5998             isValid = isLeftShift;
5999             break;
6000           case Instruction::Or:
6001           case Instruction::Xor:
6002             highBitSet = false;
6003             break;
6004           case Instruction::And:
6005             highBitSet = true;
6006             break;
6007         }
6008         
6009         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6010         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6011         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6012         // the constant which would cause it to be modified for this
6013         // operation.
6014         //
6015         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6016           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6017         }
6018         
6019         if (isValid) {
6020           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6021           
6022           Instruction *NewShift =
6023             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6024           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6025           NewShift->takeName(Op0BO);
6026           
6027           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6028                                         NewRHS);
6029         }
6030       }
6031     }
6032   }
6033   
6034   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6035   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6036   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6037     ShiftOp = 0;
6038   
6039   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6040     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6041     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6042     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6043     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6044     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6045     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6046     
6047     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6048     if (AmtSum > TypeBits)
6049       AmtSum = TypeBits;
6050     
6051     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6052     
6053     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6054     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6055       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6056                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6057     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6058                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6059       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6060       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6061     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6062                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6063       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6064       Instruction *Shift =
6065         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6066       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6067
6068       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6069       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6070     }
6071     
6072     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6073     // right.  See if the amounts are equal.
6074     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6075       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6076       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6077         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6078         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6079       }
6080       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6081       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6082         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6083         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6084       }
6085       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6086       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6087       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6088       // generators.
6089       const Type *SExtType = 0;
6090       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6091       case 1  :
6092       case 8  :
6093       case 16 :
6094       case 32 :
6095       case 64 :
6096       case 128:
6097         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6098         break;
6099       default: break;
6100       }
6101       if (SExtType) {
6102         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6103         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6104         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6105       }
6106       // Otherwise, we can't handle it yet.
6107     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6108       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6109       
6110       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6111       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6112         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6113                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6114         Instruction *Shift =
6115           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6116         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6117         
6118         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6119         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6120       }
6121       
6122       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6123       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6124         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6125         Instruction *Shift =
6126           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6127         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6128         
6129         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6130         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6131       }
6132       
6133       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6134     } else {
6135       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6136       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6137
6138       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6139       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6140         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6141                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6142         Instruction *Shift =
6143           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6144                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6145         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6146         
6147         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6148         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6149       }
6150       
6151       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6152       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6153         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6154         Instruction *Shift =
6155           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6156         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6157         
6158         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6159         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6160       }
6161       
6162       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6163     }
6164   }
6165   return 0;
6166 }
6167
6168
6169 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6170 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6171 /// X*Scale+Offset.
6172 ///
6173 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6174                                         int &Offset) {
6175   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6176   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6177     Offset = CI->getZExtValue();
6178     Scale  = 1;
6179     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6180   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6181     if (I->getNumOperands() == 2) {
6182       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6183         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6184           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6185           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6186           Offset = 0;
6187           return I->getOperand(0);
6188         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6189           // This value is scaled by 'CUI'.
6190           Scale = CUI->getZExtValue();
6191           Offset = 0;
6192           return I->getOperand(0);
6193         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6194           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6195           // where C1 is divisible by C2.
6196           unsigned SubScale;
6197           Value *SubVal = 
6198             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6199           Offset += CUI->getZExtValue();
6200           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6201             Scale = SubScale;
6202             return SubVal;
6203           }
6204         }
6205       }
6206     }
6207   }
6208
6209   // Otherwise, we can't look past this.
6210   Scale = 1;
6211   Offset = 0;
6212   return Val;
6213 }
6214
6215
6216 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6217 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6218 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6219                                                    AllocationInst &AI) {
6220   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6221   
6222   // Remove any uses of AI that are dead.
6223   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6224   
6225   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6226     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6227     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6228       while (UI != E && *UI == User)
6229         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6230       
6231       ++NumDeadInst;
6232       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6233       EraseInstFromFunction(*User);
6234     }
6235   }
6236   
6237   // Get the type really allocated and the type casted to.
6238   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6239   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6240   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6241
6242   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6243   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6244   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6245
6246   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6247   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6248   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6249   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6250
6251   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6252   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6253   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6254
6255   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6256   // size argument.
6257   unsigned ArraySizeScale;
6258   int ArrayOffset;
6259   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6260     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6261  
6262   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6263   // do the xform.
6264   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6265       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6266
6267   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6268   Value *Amt = 0;
6269   if (Scale == 1) {
6270     Amt = NumElements;
6271   } else {
6272     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6273     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6274     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6275       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6276     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6277     else if (Scale != 1) {
6278       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6279       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6280     }
6281   }
6282   
6283   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6284     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6285     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6286     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6287   }
6288   
6289   AllocationInst *New;
6290   if (isa<MallocInst>(AI))
6291     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6292   else
6293     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6294   InsertNewInstBefore(New, AI);
6295   New->takeName(&AI);
6296   
6297   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6298   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6299   // die soon.
6300   if (!AI.hasOneUse()) {
6301     AddUsesToWorkList(AI);
6302     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6303     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6304     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6305     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6306     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6307   }
6308   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6309 }
6310
6311 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6312 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6313 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6314 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6315 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6316 ///
6317 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6318 /// extension operation if Ty is larger.
6319 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6320                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6321   // We can always evaluate constants in another type.
6322   if (isa<ConstantInt>(V))
6323     return true;
6324   
6325   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6326   if (!I) return false;
6327   
6328   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6329   
6330   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6331   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6332     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6333     // it, and this will remove a cast overall.
6334     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6335       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6336       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6337       // casts first.
6338       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6339         ++NumCastsRemoved;
6340       return true;
6341     }
6342   }
6343
6344   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6345   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6346   if (!I->hasOneUse()) return false;
6347
6348   switch (I->getOpcode()) {
6349   case Instruction::Add:
6350   case Instruction::Sub:
6351   case Instruction::And:
6352   case Instruction::Or:
6353   case Instruction::Xor:
6354     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6355     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6356                                       NumCastsRemoved) &&
6357            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6358                                       NumCastsRemoved);
6359
6360   case Instruction::Shl:
6361     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6362     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6363     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6364       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6365       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6366           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6367         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6368                                           NumCastsRemoved);
6369     }
6370     break;
6371   case Instruction::LShr:
6372     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6373     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6374     // already zeros.
6375     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6376       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6377       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6378       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6379           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6380             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6381           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6382         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6383                                           NumCastsRemoved);
6384       }
6385     }
6386     break;
6387   case Instruction::ZExt:
6388   case Instruction::SExt:
6389   case Instruction::Trunc:
6390     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6391     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6392     // of casts in the input.
6393     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6394       return true;
6395     
6396     break;
6397   default:
6398     // TODO: Can handle more cases here.
6399     break;
6400   }
6401   
6402   return false;
6403 }
6404
6405 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6406 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6407 /// evaluate the expression.
6408 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6409                                              bool isSigned) {
6410   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6411     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6412
6413   // Otherwise, it must be an instruction.
6414   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6415   Instruction *Res = 0;
6416   switch (I->getOpcode()) {
6417   case Instruction::Add:
6418   case Instruction::Sub:
6419   case Instruction::And:
6420   case Instruction::Or:
6421   case Instruction::Xor:
6422   case Instruction::AShr:
6423   case Instruction::LShr:
6424   case Instruction::Shl: {
6425     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6426     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6427     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6428                                  LHS, RHS, I->getName());
6429     break;
6430   }    
6431   case Instruction::Trunc:
6432   case Instruction::ZExt:
6433   case Instruction::SExt:
6434     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6435     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6436     // new.
6437     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6438       return I->getOperand(0);
6439     
6440     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6441     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6442                            Ty, I->getName());
6443     break;
6444   default: 
6445     // TODO: Can handle more cases here.
6446     assert(0 && "Unreachable!");
6447     break;
6448   }
6449   
6450   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6451 }
6452
6453 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6454 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6455   Value *Src = CI.getOperand(0);
6456
6457   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6458   // eliminate it now.
6459   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6460     if (Instruction::CastOps opc = 
6461         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6462       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6463       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6464       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6465     }
6466   }
6467
6468   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6469   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6470     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6471       return NV;
6472
6473   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6474   if (isa<PHINode>(Src))
6475     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6476       return NV;
6477   
6478   return 0;
6479 }
6480
6481 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6482 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6483   Value *Src = CI.getOperand(0);
6484   
6485   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6486     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6487     // this into a cast of the original pointer!
6488     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6489       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6490       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6491       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6492       AddToWorkList(GEP);
6493       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6494       return &CI;
6495     }
6496     
6497     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6498     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6499     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6500     // non-type-safe code.
6501     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6502       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6503         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6504         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6505         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6506         
6507         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6508         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6509         const Type *GEPIdxTy =
6510           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6511         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6512           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6513           
6514           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6515           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6516           // is something like [0 x {int, int}]
6517           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6518           int64_t FirstIdx = 0;
6519           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6520             FirstIdx = Offset/TySize;
6521             Offset %= TySize;
6522           
6523             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6524             if (Offset < 0) {
6525               --FirstIdx;
6526               Offset += TySize;
6527               assert(Offset >= 0);
6528             }
6529             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6530           }
6531           
6532           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6533
6534           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6535           while (Offset) {
6536             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6537               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6538               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6539                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6540                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6541               
6542                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6543                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6544               } else {
6545                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6546                 Offset = 0;
6547                 OrigBase = 0;
6548               }
6549             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6550               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6551               if (uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType())) {
6552                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6553                 Offset %= EltSize;
6554               } else {
6555                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6556               }
6557               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6558             } else {
6559               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6560               Offset = 0;
6561               OrigBase = 0;
6562             }
6563           }
6564           if (OrigBase) {
6565             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6566             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6567             // two.
6568             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6569                                                       NewIndices.begin(),
6570                                                       NewIndices.end(), "");
6571             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6572             NGEP->takeName(GEP);
6573             
6574             if (isa<BitCastInst>(CI))
6575               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6576             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6577             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6578           }
6579         }
6580       }      
6581     }
6582   }
6583     
6584   return commonCastTransforms(CI);
6585 }
6586
6587
6588
6589 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6590 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6591 /// cases.
6592 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6593 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6594   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6595     return Result;
6596
6597   Value *Src = CI.getOperand(0);
6598   const Type *SrcTy = Src->getType();
6599   const Type *DestTy = CI.getType();
6600   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6601   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6602
6603   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6604   // purpose is to compute bits we don't care about.
6605   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6606   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6607                            KnownZero, KnownOne))
6608     return &CI;
6609
6610   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6611   // can't do anything more. 
6612   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6613   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6614     return 0;
6615
6616   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6617   int NumCastsRemoved = 0;
6618   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6619       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6620                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6621     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6622     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6623     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6624     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6625     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6626     // require that two casts have been eliminated.
6627     bool DoXForm;
6628     switch (CI.getOpcode()) {
6629     default:
6630       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6631       // get here because of the check above.
6632       assert(0 && "Unknown cast type");
6633     case Instruction::Trunc:
6634       DoXForm = true;
6635       break;
6636     case Instruction::ZExt:
6637       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6638       break;
6639     case Instruction::SExt:
6640       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6641       break;
6642     }
6643     
6644     if (DoXForm) {
6645       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6646                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6647       assert(Res->getType() == DestTy);
6648       switch (CI.getOpcode()) {
6649       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6650       case Instruction::Trunc:
6651       case Instruction::BitCast:
6652         // Just replace this cast with the result.
6653         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6654       case Instruction::ZExt: {
6655         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6656         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6657         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6658                                                             SrcBitSize));
6659         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6660       }
6661       case Instruction::SExt:
6662         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6663         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6664             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6665                              CI), DestTy);
6666       }
6667     }
6668   }
6669   
6670   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6671   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6672
6673   switch (SrcI->getOpcode()) {
6674   case Instruction::Add:
6675   case Instruction::Mul:
6676   case Instruction::And:
6677   case Instruction::Or:
6678   case Instruction::Xor:
6679     // If we are discarding information, rewrite.
6680     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6681       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6682       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6683       // only be converting signedness, which is a noop.
6684       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6685           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6686           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6687         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6688         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6689         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6690         return BinaryOperator::create(
6691             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6692       }
6693     }
6694
6695     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6696     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6697         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6698         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6699         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6700       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6701       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6702     }
6703     break;
6704   case Instruction::SDiv:
6705   case Instruction::UDiv:
6706   case Instruction::SRem:
6707   case Instruction::URem:
6708     // If we are just changing the sign, rewrite.
6709     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6710       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6711       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6712       // only be converting signedness, which is a noop.
6713       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6714           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6715         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6716                                               Op0, DestTy, SrcI);
6717         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6718                                               Op1, DestTy, SrcI);
6719         return BinaryOperator::create(
6720           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6721       }
6722     }
6723     break;
6724
6725   case Instruction::Shl:
6726     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6727     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6728     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6729     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6730     // in the value.
6731     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6732         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6733       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6734           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6735       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6736       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6737       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6738     }
6739     break;
6740   case Instruction::AShr:
6741     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6742     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6743     // simplifications.
6744     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6745         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6746       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6747       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6748         // Insert the new logical shift right.
6749         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6750       }
6751     }
6752     break;
6753   }
6754   return 0;
6755 }
6756
6757 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6758   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6759     return Result;
6760   
6761   Value *Src = CI.getOperand(0);
6762   const Type *Ty = CI.getType();
6763   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6764   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6765   
6766   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6767     switch (SrcI->getOpcode()) {
6768     default: break;
6769     case Instruction::LShr:
6770       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6771       // are already zeros.
6772       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6773         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6774         
6775         // Get a mask for the bits shifting in.
6776         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6777         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6778         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6779           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6780             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6781
6782           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6783           // shift.
6784           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6785           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6786                                        Ty, CI);
6787           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6788         }
6789       } else {     // This is a variable shr.
6790         
6791         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6792         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6793         // loop-invariant and CSE'd.
6794         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6795           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6796
6797           Value *V = InsertNewInstBefore(
6798               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6799                                      "tmp"), CI);
6800           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6801                                                             SrcI->getOperand(0),
6802                                                             "tmp"), CI);
6803           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6804           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6805         }
6806       }
6807       break;
6808     }
6809   }
6810   
6811   return 0;
6812 }
6813
6814 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6815   // If one of the common conversion will work ..
6816   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6817     return Result;
6818
6819   Value *Src = CI.getOperand(0);
6820
6821   // If this is a cast of a cast
6822   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6823     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6824     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6825     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6826     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6827       // Get the sizes of the types involved
6828       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6829       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6830       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6831       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6832       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6833       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6834         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6835         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6836         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6837         Instruction *And = 
6838           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6839         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6840         if (And->getType() != CI.getType()) {
6841           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6842           InsertNewInstBefore(And, CI);
6843           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6844         }
6845         return And;
6846       }
6847     }
6848   }
6849
6850   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6851     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6852     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6853     // cast to integer to avoid the comparison.
6854     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6855       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6856       
6857       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6858       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6859       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6860           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6861         Value *In = ICI->getOperand(0);
6862         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6863                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6864         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6865                                                         In->getName()+".lobit"),
6866                                  CI);
6867         if (In->getType() != CI.getType())
6868           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6869                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6870
6871         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6872           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6873           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6874                                                           In->getName()+".not"),
6875                                    CI);
6876         }
6877
6878         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6879       }
6880       
6881       
6882       
6883       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6884       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6885       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6886       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6887       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6888       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6889       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6890       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6891       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6892           // This only works for EQ and NE
6893           ICI->isEquality()) {
6894         // If Op1C some other power of two, convert:
6895         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6896         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6897         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6898         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6899         
6900         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6901         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6902           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6903           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6904             // (X&4) == 2 --> false
6905             // (X&4) != 2 --> true
6906             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6907             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6908             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6909           }
6910           
6911           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6912           Value *In = ICI->getOperand(0);
6913           if (ShiftAmt) {
6914             // Perform a logical shr by shiftamt.
6915             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6916             In = InsertNewInstBefore(
6917                    BinaryOperator::createLShr(In,
6918                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6919                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6920           }
6921           
6922           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6923             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6924             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6925             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6926           }
6927           
6928           if (CI.getType() == In->getType())
6929             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6930           else
6931             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6932         }
6933       }
6934     }
6935   }    
6936   return 0;
6937 }
6938
6939 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6940   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6941     return I;
6942   
6943   Value *Src = CI.getOperand(0);
6944   
6945   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6946   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6947   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6948     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6949     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6950     // cast to integer to avoid the comparison.
6951     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6952       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6953       
6954       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6955       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6956       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6957           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6958         Value *In = ICI->getOperand(0);
6959         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6960                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6961         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6962                                                         In->getName()+".lobit"),
6963                                  CI);
6964         if (In->getType() != CI.getType())
6965           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6966                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6967         
6968         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6969           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6970                                      In->getName()+".not"), CI);
6971         
6972         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6973       }
6974     }
6975   }
6976       
6977   return 0;
6978 }
6979
6980 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6981   return commonCastTransforms(CI);
6982 }
6983
6984 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6985   return commonCastTransforms(CI);
6986 }
6987
6988 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6989   return commonCastTransforms(CI);
6990 }
6991
6992 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6993   return commonCastTransforms(CI);
6994 }
6995
6996 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
6997   return commonCastTransforms(CI);
6998 }
6999
7000 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7001   return commonCastTransforms(CI);
7002 }
7003
7004 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7005   return commonPointerCastTransforms(CI);
7006 }
7007
7008 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7009   return commonCastTransforms(CI);
7010 }
7011
7012 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7013   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7014   // otherwise just apply the common ones.
7015   Value *Src = CI.getOperand(0);
7016   const Type *SrcTy = Src->getType();
7017   const Type *DestTy = CI.getType();
7018
7019   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7020     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7021       return Result;
7022   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7023     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7024       return I;
7025   } else {
7026     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7027       return Result;
7028   }
7029
7030
7031   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7032   // be replaced by the operand.
7033   if (DestTy == Src->getType())
7034     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7035
7036   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7037     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7038     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7039     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7040     
7041     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7042     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7043     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7044       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7045         return V;
7046     
7047     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7048     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7049     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7050     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7051     unsigned NumZeros = 0;
7052     while (SrcElTy != DstElTy && 
7053            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7054            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7055       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7056       ++NumZeros;
7057     }
7058
7059     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7060     if (SrcElTy == DstElTy) {
7061       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7062       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7063                                    ((Instruction*) NULL));
7064     }
7065   }
7066
7067   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7068     if (SVI->hasOneUse()) {
7069       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7070       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7071       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7072           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7073                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7074         CastInst *Tmp;
7075         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7076         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7077         // us to eliminate at least one cast.
7078         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7079              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7080             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7081              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7082           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7083                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7084           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7085                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7086           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7087           // know the vector types match #elts.
7088           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7089         }
7090       }
7091     }
7092   }
7093   return 0;
7094 }
7095
7096 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7097 ///   %C = or %A, %B
7098 ///   %D = select %cond, %C, %A
7099 /// into:
7100 ///   %C = select %cond, %B, 0
7101 ///   %D = or %A, %C
7102 ///
7103 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7104 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7105 /// equal the other incoming value of the select.
7106 ///
7107 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7108   switch (I->getOpcode()) {
7109   case Instruction::Add:
7110   case Instruction::Mul:
7111   case Instruction::And:
7112   case Instruction::Or:
7113   case Instruction::Xor:
7114     return 3;              // Can fold through either operand.
7115   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7116   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7117   case Instruction::LShr:
7118   case Instruction::AShr:
7119     return 1;
7120   default:
7121     return 0;              // Cannot fold
7122   }
7123 }
7124
7125 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7126 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7127 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7128   switch (I->getOpcode()) {
7129   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7130   case Instruction::Add:
7131   case Instruction::Sub:
7132   case Instruction::Or:
7133   case Instruction::Xor:
7134   case Instruction::Shl:
7135   case Instruction::LShr:
7136   case Instruction::AShr:
7137     return Constant::getNullValue(I->getType());
7138   case Instruction::And:
7139     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7140   case Instruction::Mul:
7141     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7142   }
7143 }
7144
7145 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7146 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7147 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7148                                           Instruction *FI) {
7149   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7150     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7151     // merge.
7152     if (TI->isCast()) {
7153       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7154         return 0;
7155     } else {
7156       return 0;  // unknown unary op.
7157     }
7158
7159     // Fold this by inserting a select from the input values.
7160     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7161                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7162     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7163     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7164                             TI->getType());
7165   }
7166
7167   // Only handle binary operators here.
7168   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7169     return 0;
7170
7171   // Figure out if the operations have any operands in common.
7172   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7173   bool MatchIsOpZero;
7174   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7175     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7176     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7177     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7178     MatchIsOpZero = true;
7179   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7180     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7181     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7182     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7183     MatchIsOpZero = false;
7184   } else if (!TI->isCommutative()) {
7185     return 0;
7186   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7187     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7188     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7189     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7190     MatchIsOpZero = true;
7191   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7192     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7193     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7194     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7195     MatchIsOpZero = true;
7196   } else {
7197     return 0;
7198   }
7199
7200   // If we reach here, they do have operations in common.
7201   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7202                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7203   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7204
7205   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7206     if (MatchIsOpZero)
7207       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7208     else
7209       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7210   }
7211   assert(0 && "Shouldn't get here");
7212   return 0;
7213 }
7214
7215 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7216   Value *CondVal = SI.getCondition();
7217   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7218   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7219
7220   // select true, X, Y  -> X
7221   // select false, X, Y -> Y
7222   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7223     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7224
7225   // select C, X, X -> X
7226   if (TrueVal == FalseVal)
7227     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7228
7229   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7230     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7231   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7232     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7233   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7234     if (isa<Constant>(TrueVal))
7235       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7236     else
7237       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7238   }
7239
7240   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7241     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7242       if (C->getZExtValue()) {
7243         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7244         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7245       } else {
7246         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7247         Value *NotCond =
7248           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7249                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7250         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7251       }
7252     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7253       if (C->getZExtValue() == false) {
7254         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7255         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7256       } else {
7257         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7258         Value *NotCond =
7259           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7260                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7261         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7262       }
7263     }
7264   }
7265
7266   // Selecting between two integer constants?
7267   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7268     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7269       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7270       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7271         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7272       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7273         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7274         Value *NotCond =
7275           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7276                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7277         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7278       }
7279       
7280       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7281
7282       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7283
7284         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7285         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7286           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7287             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7288               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7289               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7290               Value *X = IC->getOperand(0);
7291               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7292               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7293               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7294                                                         ShAmt, "ones");
7295               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7296               
7297               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7298               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7299               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7300               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7301               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7302               if (SRASize < SISize)
7303                 opc = Instruction::SExt;
7304               else if (SRASize > SISize)
7305                 opc = Instruction::Trunc;
7306               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7307             }
7308           }
7309
7310
7311         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7312         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7313         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7314         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7315         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7316           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7317               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7318             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7319               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7320                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7321                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7322                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7323                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7324                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7325                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7326                 // true or false val is the zero.
7327                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7328                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7329                 Value *V = ICA;
7330                 if (ShouldNotVal)
7331                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7332                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7333                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7334               }
7335       }
7336     }
7337
7338   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7339   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7340     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7341       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7342       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7343         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7344       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7345       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7346         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7347       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7348
7349     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7350       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7351       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7352         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7353       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7354       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7355         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7356       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7357     }
7358   }
7359
7360   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7361   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7362     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7363       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7364       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7365         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7366       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7367       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7368         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7369       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7370
7371     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7372       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7373       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7374         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7375       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7376       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7377         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7378       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7379     }
7380   }
7381
7382   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7383     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7384       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7385         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7386
7387         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7388         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7389           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7390             return IV;
7391
7392         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7393         // even legal for FP.
7394         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7395             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7396           AddOp = FI; SubOp = TI;
7397         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7398                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7399           AddOp = TI; SubOp = FI;
7400         }
7401
7402         if (AddOp) {
7403           Value *OtherAddOp = 0;
7404           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7405             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7406           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7407             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7408           }
7409
7410           if (OtherAddOp) {
7411             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7412             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7413             Value *NegVal;  // Compute -Z
7414             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7415               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7416             } else {
7417               NegVal = InsertNewInstBefore(
7418                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7419             }
7420
7421             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7422             Value *NewFalseOp = NegVal;
7423             if (AddOp != TI)
7424               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7425             Instruction *NewSel =
7426               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7427
7428             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7429             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7430           }
7431         }
7432       }
7433
7434   // See if we can fold the select into one of our operands.
7435   if (SI.getType()->isInteger()) {
7436     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7437     // transformation we are doing here.
7438     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7439       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7440           !isa<Constant>(FalseVal))
7441         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7442           unsigned OpToFold = 0;
7443           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7444             OpToFold = 1;
7445           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7446             OpToFold = 2;
7447           }
7448
7449           if (OpToFold) {
7450             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7451             Instruction *NewSel =
7452               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7453             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7454             NewSel->takeName(TVI);
7455             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7456               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7457             else {
7458               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7459             }
7460           }
7461         }
7462
7463     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7464       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7465           !isa<Constant>(TrueVal))
7466         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7467           unsigned OpToFold = 0;
7468           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7469             OpToFold = 1;
7470           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7471             OpToFold = 2;
7472           }
7473
7474           if (OpToFold) {
7475             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7476             Instruction *NewSel =
7477               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7478             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7479             NewSel->takeName(FVI);
7480             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7481               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7482             else
7483               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7484           }
7485         }
7486   }
7487
7488   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7489     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7490     SI.setOperand(1, FalseVal);
7491     SI.setOperand(2, TrueVal);
7492     return &SI;
7493   }
7494
7495   return 0;
7496 }
7497
7498 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7499 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7500 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7501 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7502 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7503                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7504   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7505     unsigned Align = GV->getAlignment();
7506     if (Align == 0 && TD) 
7507       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7508
7509     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7510     // of the global.
7511     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7512       GV->setAlignment(PrefAlign);
7513       Align = PrefAlign;
7514     }
7515     return Align;
7516   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7517     unsigned Align = AI->getAlignment();
7518     if (Align == 0 && TD) {
7519       if (isa<AllocaInst>(AI))
7520         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7521       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7522         // Malloc returns maximally aligned memory.
7523         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7524         Align =
7525           std::max(Align,
7526                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7527         Align =
7528           std::max(Align,
7529                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7530       }
7531     }
7532     
7533     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7534     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7535     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7536       AI->setAlignment(PrefAlign);
7537       Align = PrefAlign;
7538     }
7539     return Align;
7540   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7541              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7542               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7543     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7544                                       TD, PrefAlign);
7545   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7546     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7547     bool AllZeroOperands = true;
7548     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7549       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7550           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7551         AllZeroOperands = false;
7552         break;
7553       }
7554
7555     if (AllZeroOperands) {
7556       // Treat this like a bitcast.
7557       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7558     }
7559
7560     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7561     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7562
7563     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7564     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7565     // least as much as its type requires.
7566     if (!TD) return 0;
7567
7568     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7569     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7570     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7571     if (Align <= BaseAlignment) {
7572       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7573       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7574       Align = std::min(Align, (unsigned)
7575                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7576       return Align;
7577     }
7578     return 0;
7579   }
7580   return 0;
7581 }
7582
7583
7584 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7585 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7586 /// the heavy lifting.
7587 ///
7588 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7589   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7590   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7591   
7592   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7593   // visitCallSite.
7594   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7595     bool Changed = false;
7596
7597     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7598     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7599       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7600
7601       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7602         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7603           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7604           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7605           // alignment is sufficient.
7606         }
7607     }
7608
7609     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7610     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7611     // into a call to memcpy.
7612     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7613       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7614         if (GVSrc->isConstant()) {
7615           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7616           const char *Name;
7617           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7618               Type::Int32Ty)
7619             Name = "llvm.memcpy.i32";
7620           else
7621             Name = "llvm.memcpy.i64";
7622           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7623                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7624           CI.setOperand(0, MemCpy);
7625           Changed = true;
7626         }
7627     }
7628
7629     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7630     // set, update the alignment.
7631     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7632       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7633       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7634       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7635       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7636         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7637         Changed = true;
7638       }
7639     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7640       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7641       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7642         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7643         Changed = true;
7644       }
7645     }
7646           
7647     if (Changed) return II;
7648   } else {
7649     switch (II->getIntrinsicID()) {
7650     default: break;
7651     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7652     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7653     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7654     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7655     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7656       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7657       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7658       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7659         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7660                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7661         return new LoadInst(Ptr);
7662       }
7663       break;
7664     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7665     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7666       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7667       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7668         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7669         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7670                                       OpPtrTy, CI);
7671         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7672       }
7673       break;
7674     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7675     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7676     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7677     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7678       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7679       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7680         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7681         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7682                                       OpPtrTy, CI);
7683         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7684       }
7685       break;
7686       
7687     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7688       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7689       // we can simplify the input based on that, do so now.
7690       uint64_t UndefElts;
7691       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7692                                                 UndefElts)) {
7693         II->setOperand(1, V);
7694         return II;
7695       }
7696       break;
7697     }
7698       
7699     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7700       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7701       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7702         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7703         
7704         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7705         bool AllEltsOk = true;
7706         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7707           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7708               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7709             AllEltsOk = false;
7710             break;
7711           }
7712         }
7713         
7714         if (AllEltsOk) {
7715           // Cast the input vectors to byte vectors.
7716           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7717                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7718           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7719                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7720           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7721           
7722           // Only extract each element once.
7723           Value *ExtractedElts[32];
7724           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7725           
7726           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7727             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7728               continue;
7729             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7730             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7731             
7732             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7733               Instruction *Elt = 
7734                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7735               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7736               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7737             }
7738           
7739             // Insert this value into the result vector.
7740             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7741             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7742           }
7743           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7744         }
7745       }
7746       break;
7747
7748     case Intrinsic::stackrestore: {
7749       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7750       // happen when variable allocas are DCE'd.
7751       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7752         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7753           BasicBlock::iterator BI = SS;
7754           if (&*++BI == II)
7755             return EraseInstFromFunction(CI);
7756         }
7757       }
7758       
7759       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7760       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7761       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7762       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7763         BasicBlock::iterator BI = II;
7764         bool CannotRemove = false;
7765         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7766           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7767               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7768             CannotRemove = true;
7769             break;
7770           }
7771         }
7772         if (!CannotRemove)
7773           return EraseInstFromFunction(CI);
7774       }
7775       break;
7776     }
7777     }
7778   }
7779
7780   return visitCallSite(II);
7781 }
7782
7783 // InvokeInst simplification
7784 //
7785 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7786   return visitCallSite(&II);
7787 }
7788
7789 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7790 //
7791 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7792   bool Changed = false;
7793
7794   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7795   // to the arguments of the call/invoke.
7796   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7797
7798   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7799
7800   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7801     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7802       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7803       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7804       // be unreachable, as the call is undefined.
7805       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7806                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7807       if (!OldCall->use_empty())
7808         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7809       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7810         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7811       return 0;
7812     }
7813
7814   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7815     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7816     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7817     // that we can't modify the CFG here.
7818     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7819                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7820                   CS.getInstruction());
7821
7822     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7823       CS.getInstruction()->
7824         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7825
7826     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7827       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7828       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7829                      ConstantInt::getTrue(), II);
7830     }
7831     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7832   }
7833
7834   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7835   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7836   if (FTy->isVarArg()) {
7837     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7838     // the call.
7839     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7840            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7841       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7842         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7843         // area, we can eliminate the use of the cast.
7844         Value *Op = CI->getOperand(0);
7845         if (CI->isLosslessCast()) {
7846           *I = Op;
7847           Changed = true;
7848         }
7849       }
7850   }
7851
7852   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee)) {
7853     IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0));
7854     if (In && In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline) {
7855       Function *NestF =
7856         cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(In->getOperand(2)));
7857       const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
7858       const FunctionType *NestFTy =
7859         cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
7860
7861       if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestFTy->getParamAttrs()) {
7862         unsigned NestIdx = 1;
7863         const Type *NestTy = 0;
7864         uint16_t NestAttr;
7865
7866         Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7867
7868         // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
7869         for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
7870              E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
7871           if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
7872             // Record the parameter type and any other attributes.
7873             NestTy = *I;
7874             NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
7875             break;
7876           }
7877
7878         if (NestTy) {
7879           std::vector<Value*> NewArgs;
7880           NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
7881
7882           // Insert the nest argument into the call argument list, which may
7883           // mean appending it.
7884           {
7885             unsigned Idx = 1;
7886             CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
7887             do {
7888               if (Idx == NestIdx) {
7889                 // Add the chain argument.
7890                 Value *NestVal = In->getOperand(3);
7891                 if (NestVal->getType() != NestTy)
7892                   NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
7893                 NewArgs.push_back(NestVal);
7894               }
7895
7896               if (I == E)
7897                 break;
7898
7899               // Add the original argument.
7900               NewArgs.push_back(*I);
7901
7902               ++Idx, ++I;
7903             } while (1);
7904           }
7905
7906           // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
7907           // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
7908           // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
7909
7910           const ParamAttrsList *Attrs = FTy->getParamAttrs();
7911           std::vector<const Type*> NewTypes;
7912           ParamAttrsVector NewAttrs;
7913           NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
7914
7915           // Add any function result attributes.
7916           uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
7917           if (Attr)
7918             NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
7919
7920           // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
7921           // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
7922           {
7923             unsigned Idx = 1;
7924             FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
7925               E = FTy->param_end();
7926
7927             do {
7928               if (Idx == NestIdx) {
7929                 // Add the chain's type and attributes.
7930                 NewTypes.push_back(NestTy);
7931                 NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
7932               }
7933
7934               if (I == E)
7935                 break;
7936
7937               // Add the original type and attributes.
7938               NewTypes.push_back(*I);
7939               Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
7940               if (Attr)
7941                 NewAttrs.push_back
7942                   (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
7943
7944               ++Idx, ++I;
7945             } while (1);
7946           }
7947
7948           // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
7949           // code sort out any function type mismatches.
7950           FunctionType *NewFTy =
7951             FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg(),
7952                               ParamAttrsList::get(NewAttrs));
7953           Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::get(NewFTy) ?
7954             NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::get(NewFTy));
7955
7956           Instruction *NewCaller;
7957           if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7958             NewCaller = new InvokeInst(NewCallee, II->getNormalDest(),
7959                                        II->getUnwindDest(), NewArgs.begin(),
7960                                        NewArgs.end(), Caller->getName(),
7961                                        Caller);
7962             cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7963           } else {
7964             NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
7965                                      Caller->getName(), Caller);
7966             if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
7967               cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
7968             cast<CallInst>(NewCaller)->
7969               setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
7970           }
7971           if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
7972             Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
7973           Caller->eraseFromParent();
7974           RemoveFromWorkList(Caller);
7975           return 0;
7976         }
7977       }
7978
7979       // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no
7980       // 'nest' parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let
7981       // the generic code sort out any function type mismatches.
7982       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PTy ?
7983         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
7984       CS.setCalledFunction(NewCallee);
7985       Changed = true;
7986     }
7987   }
7988
7989   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7990 }
7991
7992 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7993 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7994 //
7995 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7996   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7997   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7998   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7999       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8000     return false;
8001   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8002   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8003
8004   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8005   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8006   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8007   //
8008   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8009   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8010
8011   const FunctionType *ActualFT =
8012     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
8013   
8014   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
8015   // want to lose an sret attribute or something.
8016   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
8017     return false;
8018   
8019   // Check to see if we are changing the return type...
8020   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8021     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8022         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8023         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8024           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8025       return false;   // Cannot transform this return value.
8026
8027     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8028     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8029     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8030     // the critical edge).  Bail out in this case.
8031     if (!Caller->use_empty())
8032       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8033         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8034              UI != E; ++UI)
8035           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8036             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8037                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8038               return false;
8039   }
8040
8041   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8042   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8043
8044   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8045   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8046     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8047     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8048     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8049     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
8050     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8051     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8052       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8053       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8054        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8055       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8056        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8057     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8058
8059     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
8060     // lose information, e.g. int->short.
8061     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
8062     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
8063     // requires legality checks like this be done before calling it).
8064     if (ParamTy->isInteger()) {
8065       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8066         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8067           return false;
8068       }
8069       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
8070           !isa<PointerType>(ActTy))
8071         return false;
8072     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
8073       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8074         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8075           return false;
8076       }
8077       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8078         return false;
8079     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8080       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8081         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8082           return false;
8083       }
8084       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8085         return false;
8086     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8087       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8088         return false;
8089     } else {
8090       return false;
8091     }
8092   }
8093
8094   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8095       Callee->isDeclaration())
8096     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8097
8098   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8099   // inserting cast instructions as necessary...
8100   std::vector<Value*> Args;
8101   Args.reserve(NumActualArgs);
8102
8103   AI = CS.arg_begin();
8104   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8105     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8106     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8107       Args.push_back(*AI);
8108     } else {
8109       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8110           false, ParamTy, false);
8111       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8112       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8113     }
8114   }
8115
8116   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8117   // now...
8118   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8119     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8120
8121   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8122   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8123     if (!FT->isVarArg()) {
8124       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8125            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8126     } else {
8127       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8128       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8129         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8130         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8131           // Must promote to pass through va_arg area!
8132           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8133                                                                 PTy, false);
8134           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8135           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8136           Args.push_back(Cast);
8137         } else {
8138           Args.push_back(*AI);
8139         }
8140       }
8141     }
8142
8143   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8144     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8145
8146   Instruction *NC;
8147   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8148     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8149                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8150     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8151   } else {
8152     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8153                       Caller->getName(), Caller);
8154     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8155       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8156    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8157   }
8158
8159   // Insert a cast of the return type as necessary.
8160   Value *NV = NC;
8161   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8162     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8163       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8164       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8165                                                             CallerTy, false);
8166       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8167
8168       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8169       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8170       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8171         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8172         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8173         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8174       } else {
8175         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8176         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8177       }
8178       AddUsersToWorkList(*Caller);
8179     } else {
8180       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8181     }
8182   }
8183
8184   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8185     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8186   Caller->eraseFromParent();
8187   RemoveFromWorkList(Caller);
8188   return true;
8189 }
8190
8191 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8192 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8193 /// and a single binop.
8194 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8195   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8196   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8197          isa<CmpInst>(FirstInst));
8198   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8199   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8200   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8201     
8202   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8203   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8204   
8205   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8206   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8207   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8208     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8209     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8210         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8211         // types or GEP's with different index types.
8212         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8213         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8214       return 0;
8215
8216     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8217     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8218       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8219           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8220         return 0;
8221     
8222     // Keep track of which operand needs a phi node.
8223     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8224     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8225   }
8226   
8227   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8228
8229   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8230   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8231   // hide them behind a phi.
8232   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8233     return 0;
8234   
8235   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8236   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8237   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8238   if (LHSVal == 0) {
8239     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8240     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8241     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8242     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8243     LHSVal = NewLHS;
8244   }
8245   
8246   if (RHSVal == 0) {
8247     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8248     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8249     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8250     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8251     RHSVal = NewRHS;
8252   }
8253   
8254   // Add all operands to the new PHIs.
8255   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8256     if (NewLHS) {
8257       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8258       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8259     }
8260     if (NewRHS) {
8261       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8262       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8263     }
8264   }
8265     
8266   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8267     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8268   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8269     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8270                            RHSVal);
8271   else {
8272     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8273     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8274   }
8275 }
8276
8277 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8278 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8279 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8280 /// block it is in.
8281 ///
8282 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8283 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8284 /// to a register.
8285 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8286   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8287   
8288   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8289     if (BBI->mayWriteToMemory())
8290       return false;
8291   
8292   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8293   // profitable to do this xform.
8294   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8295     bool isAddressTaken = false;
8296     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8297          UI != E; ++UI) {
8298       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8299       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8300         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8301         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8302       }
8303       isAddressTaken = true;
8304       break;
8305     }
8306     
8307     if (!isAddressTaken)
8308       return false;
8309   }
8310   
8311   return true;
8312 }
8313
8314
8315 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8316 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8317 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8318 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8319   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8320
8321   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8322   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8323   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8324   // code size and simplifying code.
8325   Constant *ConstantOp = 0;
8326   const Type *CastSrcTy = 0;
8327   bool isVolatile = false;
8328   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8329     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8330   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8331     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8332     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8333     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8334     if (ConstantOp == 0)
8335       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8336   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8337     isVolatile = LI->isVolatile();
8338     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8339     // load and the PHI.
8340     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8341         !isSafeToSinkLoad(LI))
8342       return 0;
8343   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8344     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8345       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8346     // Can't handle general GEPs yet.
8347     return 0;
8348   } else {
8349     return 0;  // Cannot fold this operation.
8350   }
8351
8352   // Check to see if all arguments are the same operation.
8353   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8354     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8355     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8356     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8357       return 0;
8358     if (CastSrcTy) {
8359       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8360         return 0;  // Cast operation must match.
8361     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8362       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8363       // the load and the PHI.
8364       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8365           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8366           !isSafeToSinkLoad(LI))
8367         return 0;
8368     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8369       return 0;
8370     }
8371   }
8372
8373   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8374   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8375   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8376                                PN.getName()+".in");
8377   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8378
8379   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8380   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8381
8382   // Add all operands to the new PHI.
8383   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8384     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8385     if (NewInVal != InVal)
8386       InVal = 0;
8387     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8388   }
8389
8390   Value *PhiVal;
8391   if (InVal) {
8392     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8393     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8394     PhiVal = InVal;
8395     delete NewPN;
8396   } else {
8397     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8398     PhiVal = NewPN;
8399   }
8400
8401   // Insert and return the new operation.
8402   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8403     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8404   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8405     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8406   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8407     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8408   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8409     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8410                            PhiVal, ConstantOp);
8411   else
8412     assert(0 && "Unknown operation");
8413   return 0;
8414 }
8415
8416 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8417 /// that is dead.
8418 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8419                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8420   if (PN->use_empty()) return true;
8421   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8422
8423   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8424   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8425     return true;
8426   
8427   // Don't scan crazily complex things.
8428   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8429     return false;
8430
8431   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8432     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8433
8434   return false;
8435 }
8436
8437 // PHINode simplification
8438 //
8439 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8440   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8441   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8442   
8443   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8444     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8445
8446   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8447   // reducing code size.
8448   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8449       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8450     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8451       return Result;
8452
8453   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8454   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8455   // PHI)... break the cycle.
8456   if (PN.hasOneUse()) {
8457     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8458     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8459       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8460       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8461       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8462         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8463     }
8464    
8465     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8466     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8467     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8468     // common case here is good because the only other things that catch this
8469     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8470     // late.
8471     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8472         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8473         PHIUser->use_back() == &PN) {
8474       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8475     }
8476   }
8477
8478   return 0;
8479 }
8480
8481 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8482                                    Instruction *InsertPoint,
8483                                    InstCombiner *IC) {
8484   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8485   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8486   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8487   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8488   // used for address computation.
8489   Instruction::CastOps opcode = 
8490      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8491       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8492   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8493 }
8494
8495
8496 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8497   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8498   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8499   // If so, eliminate the noop.
8500   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8501     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8502
8503   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8504     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8505
8506   bool HasZeroPointerIndex = false;
8507   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8508     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8509
8510   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8511     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8512
8513   // Eliminate unneeded casts for indices.
8514   bool MadeChange = false;
8515   
8516   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8517   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8518     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8519       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8520         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8521             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8522           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8523           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8524           // is a 32-bit pointer target.
8525           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8526             MadeChange = true;
8527             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8528           }
8529         }
8530       }
8531       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8532       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8533       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8534       // obvious.
8535       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8536       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8537         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8538           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8539           MadeChange = true;
8540         } else {
8541           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8542                                 GEP);
8543           GEP.setOperand(i, Op);
8544           MadeChange = true;
8545         }
8546     }
8547   }
8548   if (MadeChange) return &GEP;
8549
8550   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8551   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8552   // real input to the dest type.
8553   if (GEP.hasAllZeroIndices() && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
8554     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
8555                            GEP.getType());
8556     
8557   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8558   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8559   // getelementptr instructions into a single instruction.
8560   //
8561   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8562   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8563     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8564
8565   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8566     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8567     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8568     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8569     //
8570     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8571         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8572       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8573
8574     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8575
8576     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8577     bool EndsWithSequential = false;
8578     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8579            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8580       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8581
8582     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8583     if (EndsWithSequential) {
8584       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8585       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8586       //
8587       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8588       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8589         Sum = GO1;
8590       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8591         Sum = SO1;
8592       } else {
8593         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8594         // target's pointer size.
8595         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8596           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8597             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8598           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8599             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8600           } else {
8601             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8602             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8603               // Convert GO1 to SO1's type.
8604               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8605
8606             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8607               // Convert SO1 to GO1's type.
8608               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8609             } else {
8610               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8611               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8612               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8613             }
8614           }
8615         }
8616         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8617           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8618         else {
8619           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8620           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8621         }
8622       }
8623
8624       // Recycle the GEP we already have if possible.
8625       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8626         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8627         GEP.setOperand(1, Sum);
8628         return &GEP;
8629       } else {
8630         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8631                        SrcGEPOperands.end()-1);
8632         Indices.push_back(Sum);
8633         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8634       }
8635     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8636                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8637                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8638       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8639       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8640                      SrcGEPOperands.end());
8641       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8642     }
8643
8644     if (!Indices.empty())
8645       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8646                                    Indices.end(), GEP.getName());
8647
8648   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8649     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8650     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8651
8652     // Scan for nonconstants...
8653     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8654     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8655     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8656       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8657
8658     if (I == E) {  // If they are all constants...
8659       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8660                                                     &Indices[0],Indices.size());
8661
8662       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8663       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8664     }
8665   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8666     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8667       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8668     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8669       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8670       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8671       //
8672       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8673       //
8674       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8675       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8676       if (const ArrayType *XATy =
8677           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8678         if (const ArrayType *CATy =
8679             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8680           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8681             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8682             // to an array of the same type as the destination pointer
8683             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8684             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8685             GEP.setOperand(0, X);
8686             return &GEP;
8687           }
8688     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8689       // Transform things like:
8690       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8691       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8692       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8693       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8694       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8695           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8696           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8697         Value *Idx[2];
8698         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8699         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8700         Value *V = InsertNewInstBefore(
8701                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8702         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8703         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8704       }
8705       
8706       // Transform things like:
8707       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8708       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8709       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8710       
8711       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8712           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8713         uint64_t ArrayEltSize =
8714             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8715         
8716         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8717         // allow either a mul, shift, or constant here.
8718         Value *NewIdx = 0;
8719         ConstantInt *Scale = 0;
8720         if (ArrayEltSize == 1) {
8721           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8722           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8723         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8724           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8725           Scale = CI;
8726         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8727           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8728               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8729             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8730             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8731             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8732             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8733           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8734                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8735             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8736             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8737           }
8738         }
8739
8740         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8741         // out, perform the transformation.
8742         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8743           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8744             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8745                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8746           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8747             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8748                                                        true /*SExt*/);
8749             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8750             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8751           }
8752
8753           // Insert the new GEP instruction.
8754           Value *Idx[2];
8755           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8756           Idx[1] = NewIdx;
8757           Instruction *NewGEP =
8758             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8759           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8760           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8761           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8762         }
8763       }
8764     }
8765   }
8766
8767   return 0;
8768 }
8769
8770 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8771   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8772   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8773     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8774       const Type *NewTy = 
8775         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8776       AllocationInst *New = 0;
8777
8778       // Create and insert the replacement instruction...
8779       if (isa<MallocInst>(AI))
8780         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8781       else {
8782         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8783         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8784       }
8785
8786       InsertNewInstBefore(New, AI);
8787
8788       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8789       // allocas if possible...
8790       //
8791       BasicBlock::iterator It = New;
8792       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8793
8794       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8795       // insert our getelementptr instruction...
8796       //
8797       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8798       Value *Idx[2];
8799       Idx[0] = NullIdx;
8800       Idx[1] = NullIdx;
8801       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
8802                                        New->getName()+".sub", It);
8803
8804       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8805       // allocation.
8806       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8807     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8808       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8809     }
8810
8811   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8812   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8813   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8814   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8815       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8816     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8817
8818   return 0;
8819 }
8820
8821 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8822   Value *Op = FI.getOperand(0);
8823
8824   // free undef -> unreachable.
8825   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8826     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8827     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8828                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8829     return EraseInstFromFunction(FI);
8830   }
8831   
8832   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8833   // when lots of inlining happens.
8834   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8835     return EraseInstFromFunction(FI);
8836   
8837   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8838   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8839     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8840     return &FI;
8841   }
8842   
8843   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8844   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8845     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8846       AddToWorkList(GEPI);
8847       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8848       return &FI;
8849     }
8850   }
8851   
8852   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8853   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8854     if (MI->hasOneUse()) {
8855       EraseInstFromFunction(FI);
8856       return EraseInstFromFunction(*MI);
8857     }
8858
8859   return 0;
8860 }
8861
8862
8863 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8864 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8865   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8866   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8867
8868   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8869   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8870     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8871
8872     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8873          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8874       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8875       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8876       // constants.
8877       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8878         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8879           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8880             Value *Idxs[2];
8881             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8882             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8883             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8884             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8885           }
8886
8887       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8888             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8889           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8890           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8891           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8892           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8893                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8894
8895         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8896         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8897         // the result of the loaded value.
8898         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8899                                                              CI->getName(),
8900                                                          LI.isVolatile()),LI);
8901         // Now cast the result of the load.
8902         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8903       }
8904     }
8905   }
8906   return 0;
8907 }
8908
8909 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8910 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8911 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8912 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8913 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8914   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8915   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8916
8917   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8918   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8919   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8920   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8921   // the load entirely).
8922   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8923
8924   while (BBI != E) {
8925     --BBI;
8926
8927     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8928       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8929     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8930       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8931
8932   }
8933   return false;
8934 }
8935
8936 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
8937 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
8938 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
8939 /// input, because we ignore GEP indices.
8940 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
8941   while (1) {
8942     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
8943       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
8944           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
8945         Ptr = CE->getOperand(0);
8946       else
8947         return Ptr;
8948     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
8949       Ptr = BCI->getOperand(0);
8950     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
8951       Ptr = GEP->getOperand(0);
8952     } else {
8953       return Ptr;
8954     }
8955   }
8956 }
8957
8958 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8959   Value *Op = LI.getOperand(0);
8960
8961   // Attempt to improve the alignment.
8962   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
8963   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
8964     LI.setAlignment(KnownAlign);
8965
8966   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8967   if (isa<CastInst>(Op))
8968     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8969       return Res;
8970
8971   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8972   if (LI.isVolatile()) return 0;
8973   
8974   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8975     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8976     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8977     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8978     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8979       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8980         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8981     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8982       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8983         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8984   }
8985
8986   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8987     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
8988       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8989       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8990       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8991       // CFG.
8992       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8993                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8994       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8995     }
8996
8997   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8998     // load null/undef -> undef
8999     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9000       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9001       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9002       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9003       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9004                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9005       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9006     }
9007
9008     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9009     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9010       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9011         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9012
9013     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9014     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9015       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9016         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9017           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9018             if (Constant *V = 
9019                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9020               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9021         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9022           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9023           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9024           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9025           // CFG.
9026           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9027                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9028           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9029         }
9030
9031       } else if (CE->isCast()) {
9032         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
9033           return Res;
9034       }
9035   }
9036     
9037   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9038   // is all undef or zero, we know what it loads.
9039   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9040     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9041       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9042         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9043       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9044         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9045     }
9046   }
9047
9048   if (Op->hasOneUse()) {
9049     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9050     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9051     // exposes redundancy in the code.
9052     //
9053     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9054     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9055     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9056     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9057     // unconditionally.
9058     //
9059     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9060       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9061       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9062           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9063         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9064                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9065         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9066                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9067         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9068       }
9069
9070       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9071       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9072         if (C->isNullValue()) {
9073           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9074           return &LI;
9075         }
9076
9077       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9078       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9079         if (C->isNullValue()) {
9080           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9081           return &LI;
9082         }
9083     }
9084   }
9085   return 0;
9086 }
9087
9088 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9089 /// when possible.
9090 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9091   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9092   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9093
9094   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9095   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9096     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9097
9098     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9099       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9100       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9101       // constants.
9102       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9103         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9104           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9105             Value* Idxs[2];
9106             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9107             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9108             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9109             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9110           }
9111
9112       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9113           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9114                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9115
9116         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9117         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9118         // the store, cast the value to be stored.
9119         Value *NewCast;
9120         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9121         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9122         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9123         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9124         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9125           if (CastSrcTy->isInteger())
9126             opcode = Instruction::IntToPtr;
9127         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9128           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9129             opcode = Instruction::PtrToInt;
9130         }
9131         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9132           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9133         else
9134           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9135             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9136             SI);
9137         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9138       }
9139     }
9140   }
9141   return 0;
9142 }
9143
9144 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9145   Value *Val = SI.getOperand(0);
9146   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9147
9148   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9149     EraseInstFromFunction(SI);
9150     ++NumCombined;
9151     return 0;
9152   }
9153   
9154   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9155   // alloca dead.
9156   if (Ptr->hasOneUse()) {
9157     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9158       EraseInstFromFunction(SI);
9159       ++NumCombined;
9160       return 0;
9161     }
9162     
9163     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9164       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9165           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9166         EraseInstFromFunction(SI);
9167         ++NumCombined;
9168         return 0;
9169       }
9170   }
9171
9172   // Attempt to improve the alignment.
9173   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9174   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9175     SI.setAlignment(KnownAlign);
9176
9177   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9178   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9179   // situation often occurs with bitfield accesses.
9180   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9181   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9182        --ScanInsts) {
9183     --BBI;
9184     
9185     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9186       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9187       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9188         ++NumDeadStore;
9189         ++BBI;
9190         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9191         continue;
9192       }
9193       break;
9194     }
9195     
9196     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9197     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9198     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9199     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9200       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9201         EraseInstFromFunction(SI);
9202         ++NumCombined;
9203         return 0;
9204       }
9205       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9206       // may not be dead.
9207       break;
9208     }
9209     
9210     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9211     if (BBI->mayWriteToMemory())
9212       break;
9213   }
9214   
9215   
9216   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9217
9218   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9219   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9220     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9221       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9222       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9223         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9224       ++NumCombined;
9225     }
9226     return 0;  // Do not modify these!
9227   }
9228
9229   // store undef, Ptr -> noop
9230   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9231     EraseInstFromFunction(SI);
9232     ++NumCombined;
9233     return 0;
9234   }
9235
9236   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9237   // source instead.
9238   if (isa<CastInst>(Ptr))
9239     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9240       return Res;
9241   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9242     if (CE->isCast())
9243       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9244         return Res;
9245
9246   
9247   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9248   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9249   BBI = &SI; ++BBI;
9250   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9251     if (BI->isUnconditional())
9252       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9253         return 0;  // xform done!
9254   
9255   return 0;
9256 }
9257
9258 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9259 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9260 /// into a phi node with a store in the successor.
9261 ///
9262 /// Simplify things like:
9263 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9264 /// into a phi node with a store in the successor.
9265 ///
9266 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9267   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9268   
9269   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9270   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9271   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9272   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9273   
9274   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9275   // the other predecessor.
9276   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9277   BasicBlock *OtherBB = 0;
9278   if (*PI != StoreBB)
9279     OtherBB = *PI;
9280   ++PI;
9281   if (PI == pred_end(DestBB))
9282     return false;
9283   
9284   if (*PI != StoreBB) {
9285     if (OtherBB)
9286       return false;
9287     OtherBB = *PI;
9288   }
9289   if (++PI != pred_end(DestBB))
9290     return false;
9291   
9292   
9293   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9294   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9295   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9296   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9297     return false;
9298   
9299   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9300   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9301   StoreInst *OtherStore = 0;
9302   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9303     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9304     --BBI;
9305     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9306     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9307       return false;
9308   } else {
9309     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9310     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9311     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9312         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9313       return false;
9314     
9315     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9316     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9317     // lives in OtherBB.
9318     for (;; --BBI) {
9319       // Check to see if we find the matching store.
9320       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9321         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9322           return false;
9323         break;
9324       }
9325       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9326       // out of instructions, we can't do the xform.
9327       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9328           BBI == OtherBB->begin())
9329         return false;
9330     }
9331     
9332     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9333     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9334     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9335       // FIXME: This should really be AA driven.
9336       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9337         return false;
9338     }
9339   }
9340   
9341   // Insert a PHI node now if we need it.
9342   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9343   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9344     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9345     PN->reserveOperandSpace(2);
9346     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9347     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9348     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9349   }
9350   
9351   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9352   // insert it.
9353   BBI = DestBB->begin();
9354   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9355   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9356                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9357   
9358   // Nuke the old stores.
9359   EraseInstFromFunction(SI);
9360   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9361   ++NumCombined;
9362   return true;
9363 }
9364
9365
9366 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9367   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9368   Value *X = 0;
9369   BasicBlock *TrueDest;
9370   BasicBlock *FalseDest;
9371   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9372       !isa<Constant>(X)) {
9373     // Swap Destinations and condition...
9374     BI.setCondition(X);
9375     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9376     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9377     return &BI;
9378   }
9379
9380   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9381   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9382   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9383                              TrueDest, FalseDest)))
9384     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9385          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9386       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9387       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9388       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9389       NewSCC->takeName(I);
9390       // Swap Destinations and condition...
9391       BI.setCondition(NewSCC);
9392       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9393       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9394       RemoveFromWorkList(I);
9395       I->eraseFromParent();
9396       AddToWorkList(NewSCC);
9397       return &BI;
9398     }
9399
9400   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9401   ICmpInst::Predicate IPred;
9402   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9403                       TrueDest, FalseDest)))
9404     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9405          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9406          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9407       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9408       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9409       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9410       NewSCC->takeName(I);
9411       // Swap Destinations and condition...
9412       BI.setCondition(NewSCC);
9413       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9414       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9415       RemoveFromWorkList(I);
9416       I->eraseFromParent();;
9417       AddToWorkList(NewSCC);
9418       return &BI;
9419     }
9420
9421   return 0;
9422 }
9423
9424 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9425   Value *Cond = SI.getCondition();
9426   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9427     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9428       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9429         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9430         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9431           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9432                                                 AddRHS));
9433         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9434         AddToWorkList(I);
9435         return &SI;
9436       }
9437   }
9438   return 0;
9439 }
9440
9441 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9442 /// is to leave as a vector operation.
9443 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9444   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9445     return true;
9446   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9447     if (isConstant) return true;
9448     // If all elts are the same, we can extract.
9449     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9450     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9451       if (C->getOperand(i) != Op0)
9452         return false;
9453     return true;
9454   }
9455   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9456   if (!I) return false;
9457   
9458   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9459   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9460   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9461       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9462     return true;
9463   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9464     return true;
9465   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9466     if (BO->hasOneUse() &&
9467         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9468          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9469       return true;
9470   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9471     if (CI->hasOneUse() &&
9472         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9473          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9474       return true;
9475   
9476   return false;
9477 }
9478
9479 /// Read and decode a shufflevector mask.
9480 ///
9481 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9482 /// elements in the input.
9483 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9484   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9485   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9486     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9487   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9488     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9489
9490   std::vector<unsigned> Result;
9491   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9492   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9493     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9494       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9495     else
9496       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9497   return Result;
9498 }
9499
9500 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9501 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9502 /// extracted from the vector.
9503 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9504   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9505   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9506   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9507   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9508     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9509   
9510   if (isa<UndefValue>(V))
9511     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9512   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9513     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9514   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9515     return CP->getOperand(EltNo);
9516   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9517     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9518     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9519       return 0;
9520     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9521     
9522     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9523     // inserted value.
9524     if (EltNo == IIElt) 
9525       return III->getOperand(1);
9526     
9527     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9528     // vector input.
9529     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9530   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9531     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9532     if (InEl < Width)
9533       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9534     else if (InEl < Width*2)
9535       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9536     else
9537       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9538   }
9539   
9540   // Otherwise, we don't know.
9541   return 0;
9542 }
9543
9544 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9545
9546   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9547   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9548     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9549
9550   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9551   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9552     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9553   
9554   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9555     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9556     // with that operand
9557     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9558     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9559       if (C->getOperand(i) != op0) {
9560         op0 = 0; 
9561         break;
9562       }
9563     if (op0)
9564       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9565   }
9566   
9567   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9568   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9569   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9570     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9571     unsigned VectorWidth = 
9572       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9573       
9574     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9575     // crashing the code below.
9576     if (IndexVal >= VectorWidth)
9577       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9578     
9579     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9580     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9581     // property.
9582     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9583       uint64_t UndefElts;
9584       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9585                                                 1 << IndexVal,
9586                                                 UndefElts)) {
9587         EI.setOperand(0, V);
9588         return &EI;
9589       }
9590     }
9591     
9592     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9593       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9594     
9595     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9596     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9597     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9598     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9599       if (const VectorType *VT = 
9600               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9601         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9602           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9603             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9604     }
9605   }
9606   
9607   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9608     if (I->hasOneUse()) {
9609       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9610       // profitable to do so
9611       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9612         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9613         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9614           ExtractElementInst *newEI0 = 
9615             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9616                                    EI.getName()+".lhs");
9617           ExtractElementInst *newEI1 =
9618             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9619                                    EI.getName()+".rhs");
9620           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9621           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9622           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9623         }
9624       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9625         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9626                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9627         GetElementPtrInst *GEP = 
9628           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9629         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9630         return new LoadInst(GEP);
9631       }
9632     }
9633     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9634       // Extracting the inserted element?
9635       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9636         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9637       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9638       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9639       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9640           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9641         AddUsesToWorkList(EI);
9642         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9643         return &EI;
9644       }
9645     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9646       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9647       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9648       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9649         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9650         Value *Src;
9651         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9652           Src = SVI->getOperand(0);
9653         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9654           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9655           Src = SVI->getOperand(1);
9656         } else {
9657           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9658         }
9659         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9660       }
9661     }
9662   }
9663   return 0;
9664 }
9665
9666 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9667 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9668 /// Otherwise, return false.
9669 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9670                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9671   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9672          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9673   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9674
9675   if (isa<UndefValue>(V)) {
9676     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9677     return true;
9678   } else if (V == LHS) {
9679     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9680       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9681     return true;
9682   } else if (V == RHS) {
9683     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9684       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9685     return true;
9686   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9687     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9688     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9689     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9690     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9691     
9692     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9693       return false;
9694     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9695     
9696     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9697       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9698       // transitively ok.
9699       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9700         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9701         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9702         return true;
9703       }      
9704     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9705       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9706           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9707         unsigned ExtractedIdx =
9708           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9709         
9710         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9711         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9712           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9713           // transitively ok.
9714           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9715             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9716             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9717               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9718                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9719             } else {
9720               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9721               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9722                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9723               
9724             }
9725             return true;
9726           }
9727         }
9728       }
9729     }
9730   }
9731   // TODO: Handle shufflevector here!
9732   
9733   return false;
9734 }
9735
9736 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9737 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9738 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9739 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9740                                      Value *&RHS) {
9741   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9742          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9743          "Invalid shuffle!");
9744   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9745
9746   if (isa<UndefValue>(V)) {
9747     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9748     return V;
9749   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9750     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9751     return V;
9752   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9753     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9754     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9755     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9756     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9757     
9758     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9759       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9760           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9761         unsigned ExtractedIdx =
9762           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9763         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9764         
9765         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9766         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9767         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9768           RHS = EI->getOperand(0);
9769           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9770           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9771             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9772           return V;
9773         }
9774         
9775         if (VecOp == RHS) {
9776           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9777           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9778           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9779             if (i != InsertedIdx)
9780               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9781           }
9782           return V;
9783         }
9784         
9785         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9786         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9787         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9788           return EI->getOperand(0);
9789         
9790       }
9791     }
9792   }
9793   // TODO: Handle shufflevector here!
9794   
9795   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9796   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9797     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9798   return V;
9799 }
9800
9801 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9802   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9803   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9804   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9805   
9806   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9807   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9808     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9809   
9810   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9811   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9812   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9813     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9814         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9815       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9816       unsigned ExtractedIdx =
9817         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9818       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9819       
9820       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9821         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9822       
9823       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9824         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9825       
9826       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9827       // back into the same place, just use the input vector.
9828       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9829         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9830       
9831       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9832       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9833       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9834       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9835       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9836         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9837         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9838         // Build a new shuffle mask.
9839         std::vector<Constant*> Mask;
9840         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9841           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9842         else {
9843           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9844           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9845                                                        NumVectorElts));
9846         } 
9847         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9848         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9849                                      ConstantVector::get(Mask));
9850       }
9851       
9852       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9853       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9854       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9855         std::vector<Constant*> Mask;
9856         Value *RHS = 0;
9857         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9858         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9859         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9860         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9861       }
9862     }
9863   }
9864
9865   return 0;
9866 }
9867
9868
9869 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9870   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9871   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9872   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9873
9874   bool MadeChange = false;
9875   
9876   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9877   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9878     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9879   
9880   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9881   // the undef, change them to undefs.
9882   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9883     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9884     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9885     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9886       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9887         Mask[i] = 2*e;
9888         MadeChange = true;
9889       }
9890     }
9891     
9892     if (MadeChange) {
9893       // Remap any references to RHS to use LHS.
9894       std::vector<Constant*> Elts;
9895       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9896         if (Mask[i] == 2*e)
9897           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9898         else
9899           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9900       }
9901       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9902     }
9903   }
9904   
9905   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9906   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9907   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9908     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9909       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9910       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9911     }
9912     
9913     // Remap any references to RHS to use LHS.
9914     std::vector<Constant*> Elts;
9915     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9916       if (Mask[i] >= 2*e)
9917         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9918       else {
9919         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9920             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9921           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9922         else
9923           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9924         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9925       }
9926     }
9927     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9928     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9929     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9930     LHS = SVI.getOperand(0);
9931     RHS = SVI.getOperand(1);
9932     MadeChange = true;
9933   }
9934   
9935   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9936   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9937     
9938   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9939     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9940     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9941     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9942       
9943     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9944     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9945   }
9946
9947   // Eliminate identity shuffles.
9948   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9949   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9950   
9951   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9952   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9953   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9954   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9955   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9956   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9957   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9958   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9959   // (splat(splat)) -> splat.
9960   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9961     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9962       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9963
9964       std::vector<unsigned> NewMask;
9965       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9966         if (Mask[i] >= 2*e)
9967           NewMask.push_back(2*e);
9968         else
9969           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9970       
9971       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9972       // the replacement.
9973       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9974         std::vector<Constant*> Elts;
9975         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9976           if (NewMask[i] >= e*2) {
9977             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9978           } else {
9979             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9980           }
9981         }
9982         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9983                                      LHSSVI->getOperand(1),
9984                                      ConstantVector::get(Elts));
9985       }
9986     }
9987   }
9988
9989   return MadeChange ? &SVI : 0;
9990 }
9991
9992
9993
9994
9995 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9996 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9997 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9998 /// end of its block.
9999 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10000   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10001
10002   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10003   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10004
10005   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10006   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10007         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10008     return false;
10009
10010   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10011   // the end of block that could change the value.
10012   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10013     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10014          Scan != E; ++Scan)
10015       if (Scan->mayWriteToMemory())
10016         return false;
10017   }
10018
10019   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10020   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10021
10022   I->moveBefore(InsertPos);
10023   ++NumSunkInst;
10024   return true;
10025 }
10026
10027
10028 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10029 /// all reachable code to the worklist.
10030 ///
10031 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10032 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10033 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10034 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10035 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10036 ///
10037 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10038                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10039                                        InstCombiner &IC,
10040                                        const TargetData *TD) {
10041   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10042   Worklist.push_back(BB);
10043
10044   while (!Worklist.empty()) {
10045     BB = Worklist.back();
10046     Worklist.pop_back();
10047     
10048     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10049     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10050     
10051     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10052       Instruction *Inst = BBI++;
10053       
10054       // DCE instruction if trivially dead.
10055       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10056         ++NumDeadInst;
10057         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10058         Inst->eraseFromParent();
10059         continue;
10060       }
10061       
10062       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10063       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10064         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10065         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10066         ++NumConstProp;
10067         Inst->eraseFromParent();
10068         continue;
10069       }
10070      
10071       IC.AddToWorkList(Inst);
10072     }
10073
10074     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10075     // constant, only visit the reachable successor.
10076     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10077     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10078       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10079         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10080         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10081         continue;
10082       }
10083     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10084       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10085         // See if this is an explicit destination.
10086         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10087           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10088             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10089             continue;
10090           }
10091         
10092         // Otherwise it is the default destination.
10093         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10094         continue;
10095       }
10096     }
10097     
10098     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10099       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10100   }
10101 }
10102
10103 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10104   bool Changed = false;
10105   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10106   
10107   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10108              << F.getNameStr() << "\n");
10109
10110   {
10111     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10112     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10113     // track of which blocks we visit.
10114     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10115     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10116
10117     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10118     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10119     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10120     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10121       if (!Visited.count(BB)) {
10122         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10123         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10124           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10125
10126           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10127           ++NumDeadInst;
10128
10129           if (!I->use_empty())
10130             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10131           I->eraseFromParent();
10132         }
10133       }
10134   }
10135
10136   while (!Worklist.empty()) {
10137     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10138     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10139
10140     // Check to see if we can DCE the instruction.
10141     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10142       // Add operands to the worklist.
10143       if (I->getNumOperands() < 4)
10144         AddUsesToWorkList(*I);
10145       ++NumDeadInst;
10146
10147       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10148
10149       I->eraseFromParent();
10150       RemoveFromWorkList(I);
10151       continue;
10152     }
10153
10154     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10155     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10156       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10157
10158       // Add operands to the worklist.
10159       AddUsesToWorkList(*I);
10160       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10161
10162       ++NumConstProp;
10163       I->eraseFromParent();
10164       RemoveFromWorkList(I);
10165       continue;
10166     }
10167
10168     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10169     if (I->hasOneUse()) {
10170       BasicBlock *BB = I->getParent();
10171       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10172       if (UserParent != BB) {
10173         bool UserIsSuccessor = false;
10174         // See if the user is one of our successors.
10175         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10176           if (*SI == UserParent) {
10177             UserIsSuccessor = true;
10178             break;
10179           }
10180
10181         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10182         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10183         // otherwise), we can keep going.
10184         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10185             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10186           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10187           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10188       }
10189     }
10190
10191     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10192 #ifndef NDEBUG
10193     std::string OrigI;
10194 #endif
10195     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10196     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10197       ++NumCombined;
10198       // Should we replace the old instruction with a new one?
10199       if (Result != I) {
10200         DOUT << "IC: Old = " << *I
10201              << "    New = " << *Result;
10202
10203         // Everything uses the new instruction now.
10204         I->replaceAllUsesWith(Result);
10205
10206         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10207         AddToWorkList(Result);
10208         AddUsersToWorkList(*Result);
10209
10210         // Move the name to the new instruction first.
10211         Result->takeName(I);
10212
10213         // Insert the new instruction into the basic block...
10214         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10215         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10216
10217         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10218           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10219             ++InsertPos;
10220
10221         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10222
10223         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10224         // use counts.
10225         AddUsesToWorkList(*I);
10226
10227         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10228         // we do not process an instruction that has been deleted.
10229         RemoveFromWorkList(I);
10230
10231         // Erase the old instruction.
10232         InstParent->getInstList().erase(I);
10233       } else {
10234 #ifndef NDEBUG
10235         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10236              << "    New = " << *I;
10237 #endif
10238
10239         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10240         // if so, remove it.
10241         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10242           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10243           // use counts.
10244           AddUsesToWorkList(*I);
10245
10246           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10247           // occurrences of this instruction.
10248           RemoveFromWorkList(I);
10249           I->eraseFromParent();
10250         } else {
10251           AddToWorkList(I);
10252           AddUsersToWorkList(*I);
10253         }
10254       }
10255       Changed = true;
10256     }
10257   }
10258
10259   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10260     
10261   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10262   WorklistMap.clear();
10263   return Changed;
10264 }
10265
10266
10267 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10268   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10269   
10270   bool EverMadeChange = false;
10271
10272   // Iterate while there is work to do.
10273   unsigned Iteration = 0;
10274   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10275     EverMadeChange = true;
10276   return EverMadeChange;
10277 }
10278
10279 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10280   return new InstCombiner();
10281 }
10282