Use a simple comparison. Overflow on integer negation can only occur when the
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
187                                      Value *A, Value *B, Value *C);
188     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
191     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
192     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
193     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
194     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
195                                       Constant *RHSC);
196     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
197     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
198     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
199     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
200                                                 Instruction *LHS,
201                                                 ConstantInt *RHS);
202     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
203                                 ConstantInt *DivRHS);
204
205     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
206                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
207     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
208                                      BinaryOperator &I);
209     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
211     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
212     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
213     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
214     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
215     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
216     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
218     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
219     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
220     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
221     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
222     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
223     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
224     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
225                                 Instruction *FI);
226     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
227     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
228     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
229     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
230     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
231     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
232     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
233     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
234     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
235     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
236     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
237     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
238     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
239     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
240     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
241     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
242
243     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
244     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
245
246   private:
247     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
248     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
249     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
250     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
251                                    bool DoXform = true);
252     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
253
254   public:
255     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
256     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
257     //
258     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
259       assert(New && New->getParent() == 0 &&
260              "New instruction already inserted into a basic block!");
261       BasicBlock *BB = Old.getParent();
262       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
263       AddToWorkList(New);
264       return New;
265     }
266
267     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
268     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
269     /// cast.
270     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
271                             Instruction &Pos) {
272       if (V->getType() == Ty) return V;
273
274       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
275         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
276       
277       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
278       AddToWorkList(C);
279       return C;
280     }
281         
282     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
283       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
284     }
285
286
287     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
288     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
289     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
290     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
291     // modified.
292     //
293     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
294       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (&I != V) {
296         I.replaceAllUsesWith(V);
297         return &I;
298       } else {
299         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
300         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
301         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
302         return &I;
303       }
304     }
305
306     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
307     // found to be replacable with another preexisting expression or was
308     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
309     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
310     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
311     //
312     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
313       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
314       if (Old != New)
315         Old->replaceAllUsesWith(New);
316       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
317         AddToWorkList(I);
318       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
319         AddToWorkList(I);
320       return true;
321     }
322     
323     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
324     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
325     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
326     // this function.
327     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
328       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
329       AddUsesToWorkList(I);
330       RemoveFromWorkList(&I);
331       I.eraseFromParent();
332       return 0;  // Don't do anything with FI
333     }
334         
335     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
336                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
337       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
338     }
339     
340     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
341                            unsigned Depth = 0) const {
342       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
343     }
344     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
345       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
346     }
347
348   private:
349
350     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
351     /// commutative operators.
352     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
353
354     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
355     /// most-complex to least-complex order.
356     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
357
358     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
359     /// on the demanded bits.
360     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
361                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
362                               unsigned Depth = 0);
363
364     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
365                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
366       
367     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
368     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
369     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
370     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
371
372     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
373     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
374     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
375     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
376     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
377     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
378
379     
380     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
381                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
382     
383     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
384                               bool isSub, Instruction &I);
385     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
386                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
387     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
388     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
389     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
390     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
391     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
392
393
394     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
395
396     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
397                                     unsigned CastOpc,
398                                     int &NumCastsRemoved);
399     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
400                                         unsigned PrefAlign = 0);
401
402   };
403 }
404
405 char InstCombiner::ID = 0;
406 static RegisterPass<InstCombiner>
407 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
408
409 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
410 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
411 static unsigned getComplexity(Value *V) {
412   if (isa<Instruction>(V)) {
413     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
414       return 3;
415     return 4;
416   }
417   if (isa<Argument>(V)) return 3;
418   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
419 }
420
421 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
422 // it.
423 static bool isOnlyUse(Value *V) {
424   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
425 }
426
427 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
428 // though a va_arg area...
429 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
430   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
431     if (ITy->getBitWidth() < 32)
432       return Type::Int32Ty;
433   }
434   return Ty;
435 }
436
437 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
438 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
439 /// operand value, otherwise return null.
440 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
441   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
442     // BitCastInst?
443     return I->getOperand(0);
444   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
445     // GetElementPtrInst?
446     if (GEP->hasAllZeroIndices())
447       return GEP->getOperand(0);
448   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
449     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
450       // BitCast ConstantExp?
451       return CE->getOperand(0);
452     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
453       // GetElementPtr ConstantExp?
454       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
455            I != E; ++I) {
456         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
457         if (!CI || !CI->isZero())
458           // Any non-zero indices? Not cast-like.
459           return 0;
460       }
461       // All-zero indices? This is just like casting.
462       return CE->getOperand(0);
463     }
464   }
465   return 0;
466 }
467
468 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
469 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
470 static Instruction::CastOps 
471 isEliminableCastPair(
472   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
473   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
474   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
475   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
476 ) {
477   
478   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
479   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
480
481   // Get the opcodes of the two Cast instructions
482   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
483   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
484
485   return Instruction::CastOps(
486       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
487                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
488 }
489
490 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
491 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
492 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
493 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
494                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
495   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
496   
497   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
498   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
499     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
500       return false;
501   return true;
502 }
503
504 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
505 // operators:
506 //
507 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
508 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
509 //     binary operators.
510 //
511 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
512 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
513 //
514 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
515   bool Changed = false;
516   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
517     Changed = !I.swapOperands();
518
519   if (!I.isAssociative()) return Changed;
520   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
521   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
522     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
523       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
524         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
525                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
526                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
527         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
528         I.setOperand(1, Folded);
529         return true;
530       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
531         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
532             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
533           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
534           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
535
536           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
537           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
538           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
539                                                     Op1->getOperand(0),
540                                                     Op1->getName(), &I);
541           AddToWorkList(New);
542           I.setOperand(0, New);
543           I.setOperand(1, Folded);
544           return true;
545         }
546     }
547   return Changed;
548 }
549
550 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
551 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
552 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
553 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
554   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
555     return false;
556   I.swapOperands();
557   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
558   return true;
559 }
560
561 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
562 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
563 //
564 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
565   if (BinaryOperator::isNeg(V))
566     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
567
568   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
569   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
570     return ConstantExpr::getNeg(C);
571
572   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
573     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
574       return ConstantExpr::getNeg(C);
575
576   return 0;
577 }
578
579 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
580   if (BinaryOperator::isNot(V))
581     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
582
583   // Constants can be considered to be not'ed values...
584   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
585     return ConstantInt::get(~C->getValue());
586   return 0;
587 }
588
589 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
590 // other computations (because it has a constant operand), return the
591 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
592 // Otherwise, return null.
593 //
594 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
595   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
596     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
597       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
598         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
599           return I->getOperand(0);
600       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
601         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
602           // The multiplier is really 1 << CST.
603           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
604           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
605           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
606           return I->getOperand(0);
607         }
608     }
609   return 0;
610 }
611
612 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
613 /// expression, return it.
614 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
615   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
616   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
617     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
618       return cast<User>(V);
619   return false;
620 }
621
622 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
623 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
624 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
625   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
626     return I->getOpcode();
627   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
628     return CE->getOpcode();
629   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
630   return Instruction::UserOp1;
631 }
632
633 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
634 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
635   APInt Val(C->getValue());
636   return ConstantInt::get(++Val);
637 }
638 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
639 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
640   APInt Val(C->getValue());
641   return ConstantInt::get(--Val);
642 }
643 /// Add - Add two ConstantInts together
644 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
645   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
646 }
647 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
648 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
649   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
650 }
651 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
652 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
653   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
654 }
655 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
656 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
657   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
658 }
659 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
660 /// this size.
661 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
662   uint32_t W = C1->getBitWidth();
663   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
664   if (sign) {
665     LHSExt.sext(W * 2);
666     RHSExt.sext(W * 2);
667   } else {
668     LHSExt.zext(W * 2);
669     RHSExt.zext(W * 2);
670   }
671
672   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
673
674   if (sign) {
675     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
676     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
677     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
678   } else 
679     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
680 }
681
682
683 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
684 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
685 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
686 /// constant and return true.
687 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
688                                    APInt Demanded) {
689   assert(I && "No instruction?");
690   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
691
692   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
693   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
694   if (!OpC) return false;
695
696   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
697   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
698   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
699     return false;
700
701   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
702   Demanded &= OpC->getValue();
703   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
704   return true;
705 }
706
707 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
708 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
709 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
710 // min/max.
711 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
712                                                    const APInt& KnownZero,
713                                                    const APInt& KnownOne,
714                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
715   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
716   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
717          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
718          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
719          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
720   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
721
722   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
723   // bit if it is unknown.
724   Min = KnownOne;
725   Max = KnownOne|UnknownBits;
726   
727   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
728     Min.set(BitWidth-1);
729     Max.clear(BitWidth-1);
730   }
731 }
732
733 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
734 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
735 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
736 // min/max.
737 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
738                                                      const APInt &KnownZero,
739                                                      const APInt &KnownOne,
740                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
741   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
742   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
743          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
744          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
745          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
746   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
747   
748   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
749   Min = KnownOne;
750   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
751   Max = KnownOne|UnknownBits;
752 }
753
754 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
755 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
756 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
757 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
758 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
759 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
760 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
761 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
762 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
763 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
764 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
765 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
766 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
767 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
768 /// and KnownOne must all be the same.
769 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
770                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
771                                         unsigned Depth) {
772   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
773   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
774   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
775   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
776   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
777          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
778          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
779          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
780           must have same BitWidth");
781   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
782     // We know all of the bits for a constant!
783     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
784     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
785     return false;
786   }
787   
788   KnownZero.clear(); 
789   KnownOne.clear();
790   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
791     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
792       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
793       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
794       return false;
795     }
796     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
797     // just set the DemandedMask to all bits.
798     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
799   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
800     if (V != UndefValue::get(VTy))
801       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
802     return false;
803   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
804     return false;
805   }
806   
807   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
808   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
809
810   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
811   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
812   switch (I->getOpcode()) {
813   default:
814     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
815     break;
816   case Instruction::And:
817     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
818     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
819                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
820       return true;
821     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
822            "Bits known to be one AND zero?"); 
823
824     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
825     // LHS.
826     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
827                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
828       return true;
829     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
830            "Bits known to be one AND zero?"); 
831
832     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
833     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
834     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
835         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
836       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
837     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
838         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
839       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
840     
841     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
842     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
843       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
844       
845     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
846     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
847       return UpdateValueUsesWith(I, I);
848       
849     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
850     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
851     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
852     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
853     break;
854   case Instruction::Or:
855     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
856     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
857                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
858       return true;
859     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
860            "Bits known to be one AND zero?"); 
861     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
862     // LHS.
863     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
864                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
865       return true;
866     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
867            "Bits known to be one AND zero?"); 
868     
869     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
870     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
871     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
872         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
873       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
874     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
875         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
876       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
877
878     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
879     // the other side, just use the 'other' side.
880     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
881         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
882       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
883     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
884         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
885       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
886         
887     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
888     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
889       return UpdateValueUsesWith(I, I);
890           
891     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
892     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
893     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
894     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
895     break;
896   case Instruction::Xor: {
897     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
898                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
899       return true;
900     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
901            "Bits known to be one AND zero?"); 
902     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
903                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
904       return true;
905     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
906            "Bits known to be one AND zero?"); 
907     
908     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
909     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
910     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
911       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
912     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
913       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
914     
915     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
916     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
917                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
918     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
919     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
920                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
921     
922     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
923     // other, turn this into an *inclusive* or.
924     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
925     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
926       Instruction *Or =
927         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
928                                  I->getName());
929       InsertNewInstBefore(Or, *I);
930       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
931     }
932     
933     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
934     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
935     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
936     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
937     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
938       // all known
939       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
940         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
941         Instruction *And = 
942           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
943         InsertNewInstBefore(And, *I);
944         return UpdateValueUsesWith(I, And);
945       }
946     }
947     
948     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
949     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
950     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
951       return UpdateValueUsesWith(I, I);
952     
953     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
954     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
955     break;
956   }
957   case Instruction::Select:
958     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
959                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
960       return true;
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
967            "Bits known to be one AND zero?"); 
968     
969     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
970     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I);
972     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
973       return UpdateValueUsesWith(I, I);
974     
975     // Only known if known in both the LHS and RHS.
976     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
977     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
978     break;
979   case Instruction::Trunc: {
980     uint32_t truncBf = 
981       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
982     DemandedMask.zext(truncBf);
983     RHSKnownZero.zext(truncBf);
984     RHSKnownOne.zext(truncBf);
985     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
986                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
987       return true;
988     DemandedMask.trunc(BitWidth);
989     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
990     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
991     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
992            "Bits known to be one AND zero?"); 
993     break;
994   }
995   case Instruction::BitCast:
996     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
997       return false;
998       
999     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1000                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1001       return true;
1002     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1003            "Bits known to be one AND zero?"); 
1004     break;
1005   case Instruction::ZExt: {
1006     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1007     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1008     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1009     
1010     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1011     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1012     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1013     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1014                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1015       return true;
1016     DemandedMask.zext(BitWidth);
1017     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1018     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1019     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1020            "Bits known to be one AND zero?"); 
1021     // The top bits are known to be zero.
1022     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1023     break;
1024   }
1025   case Instruction::SExt: {
1026     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1027     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1028     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1029     
1030     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1031                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1032
1033     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1034     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1035     // bit is demanded.
1036     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1037       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1038       
1039     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1040     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1041     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1042     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1043                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1044       return true;
1045     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1046     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1047     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1048     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1049            "Bits known to be one AND zero?"); 
1050       
1051     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1052     // top bits of the result.
1053
1054     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1055     // convert this into a zero extension.
1056     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1057     {
1058       // Convert to ZExt cast
1059       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1060       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1061     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1062       RHSKnownOne |= NewBits;
1063     }
1064     break;
1065   }
1066   case Instruction::Add: {
1067     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1068     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1069     // either.
1070     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1071       
1072     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1073     // we can do.
1074     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1075       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1076       // won't work if the RHS is zero.
1077       if (RHS->isZero())
1078         break;
1079       
1080       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1081       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1082       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1083
1084       // Find information about known zero/one bits in the input.
1085       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1086                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1087         return true;
1088
1089       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1090       // the constant.
1091       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1092         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1093       
1094       // Avoid excess work.
1095       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1096         break;
1097       
1098       // Turn it into OR if input bits are zero.
1099       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1100         Instruction *Or =
1101           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1102                                    I->getName());
1103         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1104         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1105       }
1106       
1107       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1108       // depending on potential carries from the input constant and the
1109       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1110       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1111       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1112       
1113       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1114       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1115       // this scan.
1116       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1117       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1118       
1119       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1120       
1121       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1122       // other, and there is no input carry.
1123       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1124                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1125       
1126       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1127       // is no input carry.
1128       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1129     } else {
1130       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1131       // the high bits of its LHS or RHS.
1132       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1133         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1134         // significant bit and all those below it.
1135         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1136         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1137                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1138           return true;
1139         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1140                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1141           return true;
1142       }
1143     }
1144     break;
1145   }
1146   case Instruction::Sub:
1147     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1148     // the high bits of its LHS or RHS.
1149     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1150       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1151       // significant bit and all those below it.
1152       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1153       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1154       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1155                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1156         return true;
1157       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1158                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1159         return true;
1160     }
1161     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1162     // the known zeros and ones.
1163     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1164     break;
1165   case Instruction::Shl:
1166     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1167       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1168       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1169       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1170                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1171         return true;
1172       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1173              "Bits known to be one AND zero?"); 
1174       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1175       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1176       // low bits known zero.
1177       if (ShiftAmt)
1178         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1179     }
1180     break;
1181   case Instruction::LShr:
1182     // For a logical shift right
1183     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1184       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1185       
1186       // Unsigned shift right.
1187       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1188       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1189                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1190         return true;
1191       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1192              "Bits known to be one AND zero?"); 
1193       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1194       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1195       if (ShiftAmt) {
1196         // Compute the new bits that are at the top now.
1197         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1198         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1199       }
1200     }
1201     break;
1202   case Instruction::AShr:
1203     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1204     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1205     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1206     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1207     if (DemandedMask == 1) {
1208       // Perform the logical shift right.
1209       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1210                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1211       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1212       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1213     }    
1214
1215     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1216     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1217     if (DemandedMask.isSignBit())
1218       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1219     
1220     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1221       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1222       
1223       // Signed shift right.
1224       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1225       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1226       // demanded.
1227       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1228         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1229       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1230                                DemandedMaskIn,
1231                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1232         return true;
1233       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1234              "Bits known to be one AND zero?"); 
1235       // Compute the new bits that are at the top now.
1236       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1237       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1238       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1239         
1240       // Handle the sign bits.
1241       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1242       // Adjust to where it is now in the mask.
1243       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1244         
1245       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1246       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1247       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1248           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1249         // Perform the logical shift right.
1250         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1251                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1252         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1253         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1254       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1255         RHSKnownOne |= HighBits;
1256       }
1257     }
1258     break;
1259   case Instruction::SRem:
1260     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1261       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1262       if (RA.isPowerOf2()) {
1263         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1264           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1265
1266         APInt LowBits = RA - 1;
1267         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1268         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1269                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1270           return true;
1271
1272         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1273           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1274
1275         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1276
1277         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1278       }
1279     }
1280     break;
1281   case Instruction::URem: {
1282     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1283     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1284     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1285                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1286       return true;
1287
1288     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1289     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1290                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1291       return true;
1292
1293     Leaders = std::max(Leaders,
1294                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1295     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1296     break;
1297   }
1298   case Instruction::Call:
1299     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1300       switch (II->getIntrinsicID()) {
1301       default: break;
1302       case Intrinsic::bswap: {
1303         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1304         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1305         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1306         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1307           
1308         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1309         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1310         // have 14 leading zeros, round to 8.
1311         NLZ &= ~7;
1312         NTZ &= ~7;
1313         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1314         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1315           unsigned ResultBit = NTZ;
1316           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1317           
1318           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1319           // the right place.
1320           Instruction *NewVal;
1321           if (InputBit > ResultBit)
1322             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1323                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1324           else
1325             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1326                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1327           NewVal->takeName(I);
1328           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1329           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1330         }
1331           
1332         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1333         break;
1334       }
1335       }
1336     }
1337     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1338     break;
1339   }
1340   
1341   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1342   // constant.
1343   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1344     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1345   return false;
1346 }
1347
1348
1349 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1350 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1351 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1352 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1353 ///
1354 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1355 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1356 /// returned.  This returns null if no change was made.
1357 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1358                                                 uint64_t &UndefElts,
1359                                                 unsigned Depth) {
1360   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1361   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1362   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1363   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1364
1365   if (isa<UndefValue>(V)) {
1366     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1367     UndefElts = EltMask;
1368     return 0;
1369   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1370     UndefElts = EltMask;
1371     return UndefValue::get(V->getType());
1372   }
1373
1374   UndefElts = 0;
1375   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1376     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1377     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1378
1379     std::vector<Constant*> Elts;
1380     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1381       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1382         Elts.push_back(Undef);
1383         UndefElts |= (1ULL << i);
1384       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1385         Elts.push_back(Undef);
1386         UndefElts |= (1ULL << i);
1387       } else {                               // Otherwise, defined.
1388         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1389       }
1390
1391     // If we changed the constant, return it.
1392     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1393     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1394   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1395     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1396     // set to undef.
1397     
1398     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1399     // anything.
1400     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1401       return 0;
1402     
1403     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1404     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1405     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1406     std::vector<Constant*> Elts;
1407     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1408       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1409     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1410     return ConstantVector::get(Elts);
1411   }
1412   
1413   // Limit search depth.
1414   if (Depth == 10)
1415     return false;
1416
1417   // If multiple users are using the root value, procede with
1418   // simplification conservatively assuming that all elements
1419   // are needed.
1420   if (!V->hasOneUse()) {
1421     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1422     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1423     // the main instcombine process.
1424     if (Depth != 0)
1425       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1426       return false;
1427
1428     // Conservatively assume that all elements are needed.
1429     DemandedElts = EltMask;
1430   }
1431   
1432   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1433   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1434   
1435   bool MadeChange = false;
1436   uint64_t UndefElts2;
1437   Value *TmpV;
1438   switch (I->getOpcode()) {
1439   default: break;
1440     
1441   case Instruction::InsertElement: {
1442     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1443     // demand exactly the same input as we produce.
1444     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1445     if (Idx == 0) {
1446       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1447       // which elt is getting updated.
1448       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1449                                         UndefElts2, Depth+1);
1450       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1451       break;
1452     }
1453     
1454     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1455     // insertelement.
1456     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1457     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1458       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1459     
1460     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1461     // input demanded set is simpler than the output set.
1462     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1463                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1464                                       UndefElts, Depth+1);
1465     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1466
1467     // The inserted element is defined.
1468     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1469     break;
1470   }
1471   case Instruction::ShuffleVector: {
1472     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1473     uint64_t LHSVWidth =
1474       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1475     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1476     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1477       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1478         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1479         if (MaskVal != -1u) {
1480           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1481                  "shufflevector mask index out of range!");
1482           if (MaskVal < LHSVWidth)
1483             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1484           else
1485             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1486         }
1487       }
1488     }
1489
1490     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1491                                       UndefElts2, Depth+1);
1492     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1493
1494     uint64_t UndefElts3;
1495     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1496                                       UndefElts3, Depth+1);
1497     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1498
1499     bool NewUndefElts = false;
1500     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1501       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1502       if (MaskVal == -1u) {
1503         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1504         UndefElts |= NewBit;
1505       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1506         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1507         NewUndefElts |= NewBit;
1508         UndefElts |= NewBit;
1509       } else {
1510         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1511         NewUndefElts |= NewBit;
1512         UndefElts |= NewBit;
1513       }
1514     }
1515
1516     if (NewUndefElts) {
1517       // Add additional discovered undefs.
1518       std::vector<Constant*> Elts;
1519       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1520         if (UndefElts & (1ULL << i))
1521           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1522         else
1523           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1524                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1525       }
1526       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1527       MadeChange = true;
1528     }
1529     break;
1530   }
1531   case Instruction::BitCast: {
1532     // Vector->vector casts only.
1533     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1534     if (!VTy) break;
1535     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1536     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1537     unsigned Ratio;
1538
1539     if (VWidth == InVWidth) {
1540       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1541       // elements as are demanded of us.
1542       Ratio = 1;
1543       InputDemandedElts = DemandedElts;
1544     } else if (VWidth > InVWidth) {
1545       // Untested so far.
1546       break;
1547       
1548       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1549       // then an input element is live if any of the corresponding output
1550       // elements are live.
1551       Ratio = VWidth/InVWidth;
1552       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1553         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1554           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1555       }
1556     } else {
1557       // Untested so far.
1558       break;
1559       
1560       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1561       // then an input element is live if the corresponding output element is
1562       // live.
1563       Ratio = InVWidth/VWidth;
1564       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1565         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1566           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1567     }
1568     
1569     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1570     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1571                                       UndefElts2, Depth+1);
1572     if (TmpV) {
1573       I->setOperand(0, TmpV);
1574       MadeChange = true;
1575     }
1576     
1577     UndefElts = UndefElts2;
1578     if (VWidth > InVWidth) {
1579       assert(0 && "Unimp");
1580       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1581       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1582       // undef.
1583       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1584         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1585           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1586     } else if (VWidth < InVWidth) {
1587       assert(0 && "Unimp");
1588       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1589       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1590       // elements are undef.
1591       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1592       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1593         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1594           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1595     }
1596     break;
1597   }
1598   case Instruction::And:
1599   case Instruction::Or:
1600   case Instruction::Xor:
1601   case Instruction::Add:
1602   case Instruction::Sub:
1603   case Instruction::Mul:
1604     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1605     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1606                                       UndefElts, Depth+1);
1607     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1608     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1609                                       UndefElts2, Depth+1);
1610     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1611       
1612     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1613     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1614     UndefElts &= UndefElts2;
1615     break;
1616     
1617   case Instruction::Call: {
1618     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1619     if (!II) break;
1620     switch (II->getIntrinsicID()) {
1621     default: break;
1622       
1623     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1624     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1625     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1626     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1627     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1628     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1629     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1630     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1631     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1632     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1633       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1634                                         UndefElts, Depth+1);
1635       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1636       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1637                                         UndefElts2, Depth+1);
1638       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1639
1640       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1641       // scalarize it now.
1642       if (DemandedElts == 1) {
1643         switch (II->getIntrinsicID()) {
1644         default: break;
1645         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1646         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1647         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1648         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1649           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1650           Value *LHS = II->getOperand(1);
1651           Value *RHS = II->getOperand(2);
1652           // Extract the element as scalars.
1653           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1654           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1655           
1656           switch (II->getIntrinsicID()) {
1657           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1658           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1659           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1660             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1661                                                         II->getName()), *II);
1662             break;
1663           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1664           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1665             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1666                                                          II->getName()), *II);
1667             break;
1668           }
1669           
1670           Instruction *New =
1671             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1672                                       II->getName());
1673           InsertNewInstBefore(New, *II);
1674           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1675           return New;
1676         }            
1677       }
1678         
1679       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1680       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1681       UndefElts &= UndefElts2;
1682       break;
1683     }
1684     break;
1685   }
1686   }
1687   return MadeChange ? I : 0;
1688 }
1689
1690
1691 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1692 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1693 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1694 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1695 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1696 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1697 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1698 ///
1699 template<typename Functor>
1700 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1701   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1702   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1703
1704   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1705   if (F.shouldApply(LHS))
1706     return F.apply(Root);
1707
1708   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1709   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1710   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1711     // Should we apply this transform to the RHS?
1712     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1713
1714     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1715     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1716       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1717       ShouldApply = true;
1718     }
1719
1720     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1721     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1722     if (ShouldApply) {
1723       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1724       // and perform the reassociation.
1725       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1726
1727       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1728       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1729
1730       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1731       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1732       if (&Root == TmpLHSI) {
1733         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1734         return 0;
1735       }
1736       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1737       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1738       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1739       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1740       ARI = Root;
1741
1742       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1743       // get to LHSI.
1744       while (TmpLHSI != LHSI) {
1745         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1746         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1747         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1748         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1749         ARI = NextLHSI;
1750
1751         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1752         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1753         TmpLHSI = NextLHSI;
1754         ExtraOperand = NextOp;
1755       }
1756
1757       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1758       // the transformation...
1759       return F.apply(Root);
1760     }
1761
1762     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1763   }
1764   return 0;
1765 }
1766
1767 namespace {
1768
1769 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1770 struct AddRHS {
1771   Value *RHS;
1772   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1773   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1774   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1775     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1776                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1777   }
1778 };
1779
1780 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1781 //                 iff C1&C2 == 0
1782 struct AddMaskingAnd {
1783   Constant *C2;
1784   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1785   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1786     ConstantInt *C1;
1787     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1788            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1789   }
1790   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1791     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1792   }
1793 };
1794
1795 }
1796
1797 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1798                                              InstCombiner *IC) {
1799   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1800     return IC->InsertCastBefore(CI->getOpcode(), SO, I.getType(), I);
1801   }
1802
1803   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1804   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1805   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1806
1807   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1808     if (ConstIsRHS)
1809       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1810     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1811   }
1812
1813   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1814   if (!ConstIsRHS)
1815     std::swap(Op0, Op1);
1816   Instruction *New;
1817   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1818     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1819   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1820     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1821                           SO->getName()+".cmp");
1822   else {
1823     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1824     abort();
1825   }
1826   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1827 }
1828
1829 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1830 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1831 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1832 // not have a second operand.
1833 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1834                                      InstCombiner *IC) {
1835   // Don't modify shared select instructions
1836   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1837   Value *TV = SI->getOperand(1);
1838   Value *FV = SI->getOperand(2);
1839
1840   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1841     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1842     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1843
1844     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1845     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1846
1847     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1848                               SelectFalseVal);
1849   }
1850   return 0;
1851 }
1852
1853
1854 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1855 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1856 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1857 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1858   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1859   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1860   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1861
1862   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1863   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1864   // or if *it* is a PHI, bail out.
1865   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1866   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1867     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1868       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1869       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1870       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1871       
1872       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1873       // loop.
1874       if (NonConstBB == I.getParent())
1875         return 0;
1876     }
1877   
1878   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1879   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1880   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1881   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1882   if (NonConstBB) {
1883     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1884     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1885   }
1886
1887   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1888   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1889   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1890   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1891   NewPN->takeName(PN);
1892
1893   // Next, add all of the operands to the PHI.
1894   if (I.getNumOperands() == 2) {
1895     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1896     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1897       Value *InV = 0;
1898       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1899         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1900           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1901         else
1902           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1903       } else {
1904         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1905         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1906           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1907                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1908                                        NonConstBB->getTerminator());
1909         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1910           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1911                                 CI->getPredicate(),
1912                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1913                                 NonConstBB->getTerminator());
1914         else
1915           assert(0 && "Unknown binop!");
1916         
1917         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1918       }
1919       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1920     }
1921   } else { 
1922     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1923     const Type *RetTy = CI->getType();
1924     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1925       Value *InV;
1926       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1927         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1928       } else {
1929         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1930         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1931                                I.getType(), "phitmp", 
1932                                NonConstBB->getTerminator());
1933         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1934       }
1935       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1936     }
1937   }
1938   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1939 }
1940
1941
1942 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1943 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1944 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1945 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1946 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1947   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1948   // ones.
1949   
1950   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1951   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1952   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1953   // sign extend fine.
1954   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1955     return true;
1956   
1957   
1958   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1959   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1960   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1961   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1962   
1963   // TODO: Implement.
1964   
1965   return false;
1966 }
1967
1968
1969 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1970   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1971   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1972
1973   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1974     // X + undef -> undef
1975     if (isa<UndefValue>(RHS))
1976       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1977
1978     // X + 0 --> X
1979     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1980       if (RHSC->isNullValue())
1981         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1982     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1983       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1984                               (I.getType())->getValueAPF()))
1985         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1986     }
1987
1988     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1989       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1990       const APInt& Val = CI->getValue();
1991       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1992       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1993         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1994       
1995       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1996       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1997       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1998         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1999         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2000                                  KnownZero, KnownOne))
2001           return &I;
2002       }
2003
2004       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2005       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2006         if (CI->isAllOnesValue() &&
2007             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2008           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2009                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2010                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2011     }
2012
2013     if (isa<PHINode>(LHS))
2014       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2015         return NV;
2016     
2017     ConstantInt *XorRHS = 0;
2018     Value *XorLHS = 0;
2019     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2020         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2021       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2022       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2023       
2024       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2025       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2026       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2027       do {
2028         if (TySizeBits > Size) {
2029           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2030           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2031           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2032               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2033             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2034             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2035                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2036               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2037             break;
2038           }
2039         }
2040         Size >>= 1;
2041         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2042         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2043       } while (Size >= 1);
2044       
2045       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2046       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2047       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2048       // that the back ends can handle.
2049       const Type *MiddleType = 0;
2050       switch (Size) {
2051         default: break;
2052         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2053         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2054         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2055       }
2056       if (MiddleType) {
2057         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2058         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2059         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2060       }
2061     }
2062   }
2063
2064   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2065     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2066
2067   // X + X --> X << 1
2068   if (I.getType()->isInteger()) {
2069     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2070
2071     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2072       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2073         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2074           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2075     }
2076     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2077       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2078         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2079           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2080     }
2081   }
2082
2083   // -A + B  -->  B - A
2084   // -A + -B  -->  -(A + B)
2085   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2086     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2087       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2088         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2089         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2090         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2091       }
2092     }
2093     
2094     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2095   }
2096
2097   // A + -B  -->  A - B
2098   if (!isa<Constant>(RHS))
2099     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2100       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2101
2102
2103   ConstantInt *C2;
2104   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2105     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2106       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2107
2108     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2109     ConstantInt *C1;
2110     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2111       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2112   }
2113
2114   // X + X*C --> X * (C+1)
2115   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2116     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2117
2118   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2119   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2120     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2121   
2122
2123   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2124   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2125     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2126       return R;
2127   
2128   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2129   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2130     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2131     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2132     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2133     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2134     if (LHSKnownZero != 0) {
2135       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2136       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2137       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2138       
2139       // No bits in common -> bitwise or.
2140       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2141         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2142     }
2143   }
2144
2145   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2146   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2147     Value *W, *X, *Y, *Z;
2148     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2149         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2150       if (W != Y) {
2151         if (W == Z) {
2152           std::swap(Y, Z);
2153         } else if (Y == X) {
2154           std::swap(W, X);
2155         } else if (X == Z) {
2156           std::swap(Y, Z);
2157           std::swap(W, X);
2158         }
2159       }
2160
2161       if (W == Y) {
2162         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2163                                                             LHS->getName()), I);
2164         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2165       }
2166     }
2167   }
2168
2169   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2170     Value *X = 0;
2171     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2172       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2173
2174     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2175     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2176       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2177       if (Anded == CRHS) {
2178         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2179         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2180         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2181
2182         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2183         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2184
2185         // See if the and mask includes all of these bits.
2186         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2187
2188         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2189           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2190           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2191                                                             LHS->getName()), I);
2192           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2193         }
2194       }
2195     }
2196
2197     // Try to fold constant add into select arguments.
2198     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2199       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2200         return R;
2201   }
2202
2203   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2204   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2205   {
2206     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2207     Value *Other = RHS;
2208     if (!CI) {
2209       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2210       Other = LHS;
2211     }
2212     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2213         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2214          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2215         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2216       unsigned AS =
2217         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2218       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2219                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2220       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2221       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2222     }
2223   }
2224   
2225   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2226   {
2227     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2228     Value *A = RHS;
2229     if (!SI) {
2230       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2231       A = LHS;
2232     }
2233     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2234       Value *TV = SI->getTrueValue();
2235       Value *FV = SI->getFalseValue();
2236       Value *N;
2237
2238       // Can we fold the add into the argument of the select?
2239       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2240       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2241         // Fold the add into the true select value.
2242         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2243       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2244         // Fold the add into the false select value.
2245         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2246     }
2247   }
2248   
2249   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2250   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2251     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2252       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2253
2254   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2255   // integer add followed by a sext.
2256   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2257     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2258     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2259       Constant *CI = 
2260         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2261       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2262           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2263           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2264         // Insert the new, smaller add.
2265         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2266                                                         CI, "addconv");
2267         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2268         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2269       }
2270     }
2271     
2272     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2273     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2274       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2275       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2276       // integer add will not overflow.
2277       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2278           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2279           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2280                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2281         // Insert the new integer add.
2282         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2283                                                         RHSConv->getOperand(0),
2284                                                         "addconv");
2285         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2286         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2287       }
2288     }
2289   }
2290   
2291   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2292   // integer add followed by a promotion.
2293   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2294     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2295     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2296     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2297     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2298     // instcombined.
2299     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2300       Constant *CI = 
2301       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2302       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2303           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2304           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2305         // Insert the new integer add.
2306         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2307                                                         CI, "addconv");
2308         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2309         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2310       }
2311     }
2312     
2313     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2314     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2315       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2316       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2317       // and if the integer add will not overflow.
2318       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2319           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2320           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2321                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2322         // Insert the new integer add.
2323         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2324                                                         RHSConv->getOperand(0),
2325                                                         "addconv");
2326         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2327         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2328       }
2329     }
2330   }
2331   
2332   return Changed ? &I : 0;
2333 }
2334
2335 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2336   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2337
2338   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2339       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2340     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2341
2342   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2343   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2344     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2345
2346   if (isa<UndefValue>(Op0))
2347     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2348   if (isa<UndefValue>(Op1))
2349     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2350
2351   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2352     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2353     if (C->isAllOnesValue())
2354       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2355
2356     // C - ~X == X + (1+C)
2357     Value *X = 0;
2358     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2359       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2360
2361     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2362     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2363     if (C->isZero()) {
2364       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2365         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2366           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2367             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2368             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2369                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2370               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2371               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2372                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2373             }
2374           }
2375         }
2376         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2377           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2378             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2379             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2380                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2381               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2382               return BinaryOperator::CreateLShr(
2383                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2384             }
2385           }
2386         }
2387       }
2388     }
2389
2390     // Try to fold constant sub into select arguments.
2391     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2392       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2393         return R;
2394   }
2395
2396   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2397     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2398
2399   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2400     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2401         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2402       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2403         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2404       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2405         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2406       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2407         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2408           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2409           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2410                                            Op1I->getOperand(0));
2411       }
2412     }
2413
2414     if (Op1I->hasOneUse()) {
2415       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2416       // is not used by anyone else...
2417       //
2418       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2419           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2420         // Swap the two operands of the subexpr...
2421         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2422         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2423         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2424
2425         // Create the new top level add instruction...
2426         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2427       }
2428
2429       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2430       //
2431       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2432           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2433         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2434
2435         Value *NewNot =
2436           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2437         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2438       }
2439
2440       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2441       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2442         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2443           if (CSI->isZero())
2444             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2445               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2446                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2447
2448       // X - X*C --> X * (1-C)
2449       ConstantInt *C2 = 0;
2450       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2451         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2452         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2453       }
2454     }
2455   }
2456
2457   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2458     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2459       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2460         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2461           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2462         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2463           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2464       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2465         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2466           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2467       }
2468     }
2469
2470   ConstantInt *C1;
2471   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2472     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2473       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2474
2475     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2476     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2477       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2478   }
2479   return 0;
2480 }
2481
2482 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2483 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2484 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2485 /// signed.
2486 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2487                            bool &TrueIfSigned) {
2488   switch (pred) {
2489   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2490     TrueIfSigned = true;
2491     return RHS->isZero();
2492   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2493     TrueIfSigned = true;
2494     return RHS->isAllOnesValue();
2495   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2496     TrueIfSigned = false;
2497     return RHS->isAllOnesValue();
2498   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2499     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2500     TrueIfSigned = true;
2501     return RHS->getValue() ==
2502       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2503   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2504     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2505     TrueIfSigned = true;
2506     return RHS->getValue().isSignBit();
2507   default:
2508     return false;
2509   }
2510 }
2511
2512 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2513   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2514   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2515
2516   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2517     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2518
2519   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2520   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2521     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2522
2523       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2524       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2525         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2526           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2527             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2528                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2529
2530       if (CI->isZero())
2531         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2532       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2533         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2534       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2535         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2536
2537       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2538       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2539         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2540                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2541       }
2542     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2543       if (Op1F->isNullValue())
2544         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2545
2546       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2547       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2548       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2549         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2550     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2551       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2552         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2553
2554       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2555         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2556           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2557
2558         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2559         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2560           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2561             if (F->isExactlyValue(1.0))
2562               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2563           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2564             if (CI->equalsInt(1))
2565               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2566         }
2567       }
2568     }
2569     
2570     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2571       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2572           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2573         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2574         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2575                                                      Op1, "tmp");
2576         InsertNewInstBefore(Add, I);
2577         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2578                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2579         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2580         
2581       }
2582
2583     // Try to fold constant mul into select arguments.
2584     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2585       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2586         return R;
2587
2588     if (isa<PHINode>(Op0))
2589       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2590         return NV;
2591   }
2592
2593   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2594     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2595       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2596
2597   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2598   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2599   {
2600     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2601     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2602     if (!BO ||
2603         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2604          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2605       Op1 = Op0;
2606       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2607     }
2608     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2609     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2610         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2611         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2612          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2613       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2614
2615       Instruction *Rem;
2616       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2617         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2618       else
2619         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2620
2621       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2622       Rem->takeName(BO);
2623
2624       if (Op1BO == Op1)
2625         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2626       else
2627         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2628     }
2629   }
2630
2631   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2632     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2633
2634   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2635   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2636   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2637   // formed.
2638   CastInst *BoolCast = 0;
2639   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2640     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2641       BoolCast = CI;
2642   if (!BoolCast)
2643     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2644       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2645         BoolCast = CI;
2646   if (BoolCast) {
2647     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2648       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2649       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2650       bool TIS = false;
2651       
2652       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2653       // multiply into a shift/and combination.
2654       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2655           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2656           TIS) {
2657         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2658         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2659                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2660         Value *V =
2661           InsertNewInstBefore(
2662             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2663                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2664                                             ".mask"), I);
2665
2666         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2667         // or truncate to the multiply type.
2668         if (I.getType() != V->getType()) {
2669           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2670           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2671           Instruction::CastOps opcode = 
2672             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2673              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2674           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2675         }
2676
2677         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2678         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2679       }
2680     }
2681   }
2682
2683   return Changed ? &I : 0;
2684 }
2685
2686 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2687 /// instruction.
2688 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2689   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2690   
2691   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2692   int NonNullOperand = -1;
2693   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2694     if (ST->isNullValue())
2695       NonNullOperand = 2;
2696   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2697   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2698     if (ST->isNullValue())
2699       NonNullOperand = 1;
2700   
2701   if (NonNullOperand == -1)
2702     return false;
2703   
2704   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2705   
2706   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2707   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2708   
2709   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2710   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2711   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2712   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2713   // propagate a known value of the condition into its other users.
2714   
2715   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2716   // early exit.
2717   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2718     return true;
2719   
2720   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2721   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2722   
2723   while (BBI != BBFront) {
2724     --BBI;
2725     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2726     // information from below it cannot be propagated above it.
2727     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2728       break;
2729     
2730     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2731     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2732          I != E; ++I) {
2733       if (*I == SI) {
2734         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2735         AddToWorkList(BBI);
2736       } else if (*I == SelectCond) {
2737         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2738                                    ConstantInt::getFalse();
2739         AddToWorkList(BBI);
2740       }
2741     }
2742     
2743     // If we past the instruction, quit looking for it.
2744     if (&*BBI == SI)
2745       SI = 0;
2746     if (&*BBI == SelectCond)
2747       SelectCond = 0;
2748     
2749     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2750     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2751       break;
2752     
2753   }
2754   return true;
2755 }
2756
2757
2758 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2759 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2760 /// used by the visitors to those instructions.
2761 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2762 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2763   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2764
2765   // undef / X -> 0        for integer.
2766   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2767   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2768     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2769       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2770     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2771   }
2772
2773   // X / undef -> undef
2774   if (isa<UndefValue>(Op1))
2775     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2776
2777   return 0;
2778 }
2779
2780 /// This function implements the transforms common to both integer division
2781 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2782 /// division instructions.
2783 /// @brief Common integer divide transforms
2784 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2785   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2786
2787   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2788   if (Op0 == Op1) {
2789     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2790       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2791       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2792       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2793     }
2794
2795     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2796     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2797   }
2798   
2799   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2800     return Common;
2801   
2802   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2803   // This does not apply for fdiv.
2804   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2805     return &I;
2806
2807   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2808     // div X, 1 == X
2809     if (RHS->equalsInt(1))
2810       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2811
2812     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2813     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2814       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2815         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2816           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2817             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2818           else 
2819             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2820                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2821         }
2822
2823     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2824       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2825         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2826           return R;
2827       if (isa<PHINode>(Op0))
2828         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2829           return NV;
2830     }
2831   }
2832
2833   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2834   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2835     if (LHS->equalsInt(0))
2836       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2837
2838   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2839   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2840     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2841
2842   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2843     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
2844       // div X, 1 == X
2845       if (X->isOne())
2846         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2847   }
2848
2849   return 0;
2850 }
2851
2852 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2853   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2854
2855   // Handle the integer div common cases
2856   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2857     return Common;
2858
2859   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2860     // X udiv C^2 -> X >> C
2861     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2862     // if so, convert to a right shift.
2863     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2864       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2865                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2866
2867     // X udiv C, where C >= signbit
2868     if (C->getValue().isNegative()) {
2869       Value *IC = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, C),
2870                                       I);
2871       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
2872                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2873     }
2874   }
2875
2876   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2877   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2878     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2879         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2880       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2881       if (C1.isPowerOf2()) {
2882         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2883         const Type *NTy = N->getType();
2884         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2885           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2886           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2887         }
2888         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2889       }
2890     }
2891   }
2892   
2893   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2894   // where C1&C2 are powers of two.
2895   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2896     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2897       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2898         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2899         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2900           // Compute the shift amounts
2901           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2902           // Construct the "on true" case of the select
2903           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2904           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2905                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2906           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2907   
2908           // Construct the "on false" case of the select
2909           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2910           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2911                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2912           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2913
2914           // construct the select instruction and return it.
2915           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2916         }
2917       }
2918   return 0;
2919 }
2920
2921 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2922   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2923
2924   // Handle the integer div common cases
2925   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2926     return Common;
2927
2928   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2929     // sdiv X, -1 == -X
2930     if (RHS->isAllOnesValue())
2931       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2932
2933     // -X/C -> X/-C, if and only if negation doesn't overflow.
2934     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0)) {
2935       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSNeg)) {
2936         ConstantInt *RHSNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
2937         if (RHS != RHSNeg) {
2938           ConstantInt *CINeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(CI));
2939           if (CI != CINeg)
2940             return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg,
2941                                               ConstantExpr::getNeg(RHS));
2942         }
2943       }
2944     }
2945   }
2946
2947   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2948   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2949   if (I.getType()->isInteger()) {
2950     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2951     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2952       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2953       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2954     }
2955   }      
2956   
2957   return 0;
2958 }
2959
2960 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2961   return commonDivTransforms(I);
2962 }
2963
2964 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2965 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2966 /// is used by the visitors to those instructions.
2967 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2968 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2969   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2970
2971   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2972   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2973     if (LHS->isNullValue())
2974       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2975
2976   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2977     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2978       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2979     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2980   }
2981   if (isa<UndefValue>(Op1))
2982     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2983
2984   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2985   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2986     return &I;
2987
2988   return 0;
2989 }
2990
2991 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2992 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2993 /// remainder instructions.
2994 /// @brief Common integer remainder transforms
2995 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2996   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2997
2998   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2999     return common;
3000
3001   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3002     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3003     if (RHS->equalsInt(0))
3004       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3005     
3006     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3007       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3008
3009     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3010       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3011         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3012           return R;
3013       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3014         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3015           return NV;
3016       }
3017
3018       // See if we can fold away this rem instruction.
3019       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3020       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3021       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3022                                KnownZero, KnownOne))
3023         return &I;
3024     }
3025   }
3026
3027   return 0;
3028 }
3029
3030 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3031   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3032
3033   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3034     return common;
3035   
3036   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3037     // X urem C^2 -> X and C
3038     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3039     // if so, convert to a bitwise and.
3040     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3041       if (C->getValue().isPowerOf2())
3042         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3043   }
3044
3045   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3046     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3047     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3048         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3049       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3050         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3051         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3052                                                                    "tmp"), I);
3053         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3054       }
3055     }
3056   }
3057
3058   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3059   // where C1&C2 are powers of two.
3060   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3061     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3062       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3063         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3064         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3065             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3066           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3067             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3068           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3069             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3070           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3071         }
3072       }
3073   }
3074   
3075   return 0;
3076 }
3077
3078 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3079   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3080
3081   // Handle the integer rem common cases
3082   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3083     return common;
3084   
3085   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3086     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3087         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3088          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3089       // X % -Y -> X % Y
3090       AddUsesToWorkList(I);
3091       I.setOperand(1, RHSNeg);
3092       return &I;
3093     }
3094
3095   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3096   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3097   if (I.getType()->isInteger()) {
3098     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3099     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3100       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3101       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3102     }
3103   }
3104
3105   return 0;
3106 }
3107
3108 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3109   return commonRemTransforms(I);
3110 }
3111
3112 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3113 // constant.
3114 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3115   return CI->getValue().isPowerOf2();
3116 }
3117
3118 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3119 // This is the same as lowones(~X).
3120 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3121   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3122 }
3123
3124 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3125 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3126 ///
3127 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3128 ///
3129 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3130 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3131 ///
3132 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3133 ///   0  A > B
3134 ///   1  A == B
3135 ///   2  A < B
3136 ///
3137 /// <=>  Value  Definition
3138 /// 000     0   Always false
3139 /// 001     1   A >  B
3140 /// 010     2   A == B
3141 /// 011     3   A >= B
3142 /// 100     4   A <  B
3143 /// 101     5   A != B
3144 /// 110     6   A <= B
3145 /// 111     7   Always true
3146 ///  
3147 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3148   switch (ICI->getPredicate()) {
3149     // False -> 0
3150   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3151   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3152   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3153   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3154   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3155   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3156   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3157   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3158   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3159   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3160     // True -> 7
3161   default:
3162     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3163     return 0;
3164   }
3165 }
3166
3167 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3168 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3169 /// predicate by reference.
3170 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3171   isOrdered = false;
3172   switch (CC) {
3173   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3174   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3175   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3176   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3177   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3178   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3179   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3180   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3181   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3182   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3183   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3184   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3185   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3186   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3187     // True -> 7
3188   default:
3189     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3190     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3191     return 0;
3192   }
3193 }
3194
3195 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3196 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3197 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3198 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3199 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3200   switch (code) {
3201   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3202   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3203   case  1: 
3204     if (sign)
3205       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3206     else
3207       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3208   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3209   case  3: 
3210     if (sign)
3211       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3212     else
3213       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3214   case  4: 
3215     if (sign)
3216       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3217     else
3218       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3219   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3220   case  6: 
3221     if (sign)
3222       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3223     else
3224       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3225   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3226   }
3227 }
3228
3229 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3230 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3231 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3232 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3233                            Value *LHS, Value *RHS) {
3234   switch (code) {
3235   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3236   case  0:
3237     if (isordered)
3238       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3239     else
3240       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3241   case  1: 
3242     if (isordered)
3243       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3244     else
3245       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3246   case  2: 
3247     if (isordered)
3248       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3249     else
3250       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3251   case  3: 
3252     if (isordered)
3253       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3254     else
3255       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3256   case  4: 
3257     if (isordered)
3258       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3259     else
3260       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3261   case  5: 
3262     if (isordered)
3263       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3264     else
3265       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3266   case  6: 
3267     if (isordered)
3268       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3269     else
3270       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3271   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3272   }
3273 }
3274
3275 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3276 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3277 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3278   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3279          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3280          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3281 }
3282
3283 namespace { 
3284 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3285 struct FoldICmpLogical {
3286   InstCombiner &IC;
3287   Value *LHS, *RHS;
3288   ICmpInst::Predicate pred;
3289   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3290     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3291       pred(ICI->getPredicate()) {}
3292   bool shouldApply(Value *V) const {
3293     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3294       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3295         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3296                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3297     return false;
3298   }
3299   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3300     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3301     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3302       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3303       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3304     }
3305
3306     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3307     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3308     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3309     unsigned Code;
3310     switch (Log.getOpcode()) {
3311     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3312     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3313     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3314     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3315     }
3316
3317     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3318                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3319       
3320     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3321     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3322       return I;
3323     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3324     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3325   }
3326 };
3327 } // end anonymous namespace
3328
3329 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3330 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3331 // guaranteed to be a binary operator.
3332 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3333                                     ConstantInt *OpRHS,
3334                                     ConstantInt *AndRHS,
3335                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3336   Value *X = Op->getOperand(0);
3337   Constant *Together = 0;
3338   if (!Op->isShift())
3339     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3340
3341   switch (Op->getOpcode()) {
3342   case Instruction::Xor:
3343     if (Op->hasOneUse()) {
3344       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3345       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3346       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3347       And->takeName(Op);
3348       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3349     }
3350     break;
3351   case Instruction::Or:
3352     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3353       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3354
3355     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3356       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3357       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3358       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3359       Or->takeName(Op);
3360       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3361     }
3362     break;
3363   case Instruction::Add:
3364     if (Op->hasOneUse()) {
3365       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3366       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3367       // single bit constant.
3368       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3369
3370       // If there is only one bit set...
3371       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3372         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3373         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3374         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3375         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3376
3377         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3378         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3379           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3380           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3381           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3382           // no effect.
3383           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3384             TheAnd.setOperand(0, X);
3385             return &TheAnd;
3386           } else {
3387             // Pull the XOR out of the AND.
3388             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3389             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3390             NewAnd->takeName(Op);
3391             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3392           }
3393         }
3394       }
3395     }
3396     break;
3397
3398   case Instruction::Shl: {
3399     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3400     // the anded constant includes them, clear them now!
3401     //
3402     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3403     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3404     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3405     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3406
3407     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3408     // Masking out bits that the shift already masks
3409       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3410     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3411       TheAnd.setOperand(1, CI);
3412       return &TheAnd;
3413     }
3414     break;
3415   }
3416   case Instruction::LShr:
3417   {
3418     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3419     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3420     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3421     //
3422     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3423     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3424     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3425     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3426
3427     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3428     // Masking out bits that the shift already masks.
3429       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3430     } else if (CI != AndRHS) {
3431       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3432       return &TheAnd;
3433     }
3434     break;
3435   }
3436   case Instruction::AShr:
3437     // Signed shr.
3438     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3439     // with an and.
3440     if (Op->hasOneUse()) {
3441       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3442       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3443       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3444       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3445       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3446         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3447         // Make the argument unsigned.
3448         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3449         ShVal = InsertNewInstBefore(
3450             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3451                                    Op->getName()), TheAnd);
3452         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3453       }
3454     }
3455     break;
3456   }
3457   return 0;
3458 }
3459
3460
3461 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3462 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3463 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3464 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3465 /// insert new instructions.
3466 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3467                                            bool isSigned, bool Inside, 
3468                                            Instruction &IB) {
3469   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3470             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3471          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3472     
3473   if (Inside) {
3474     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3475       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3476
3477     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3478     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3479       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3480         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3481       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3482     }
3483
3484     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3485     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3486     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3487     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3488     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3489     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3490   }
3491
3492   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3493     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3494
3495   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3496   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3497   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3498     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3499         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3500     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3501   }
3502
3503   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3504   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3505   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3506   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3507   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3508   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3509   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3510 }
3511
3512 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3513 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3514 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3515 // not, since all 1s are not contiguous.
3516 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3517   const APInt& V = Val->getValue();
3518   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3519   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3520
3521   // look for the first zero bit after the run of ones
3522   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3523   // look for the first non-zero bit
3524   ME = V.getActiveBits(); 
3525   return true;
3526 }
3527
3528 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3529 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3530 /// the following xforms:
3531 /// 
3532 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3533 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3534 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3535 ///
3536 /// return (A +/- B).
3537 ///
3538 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3539                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3540                                         Instruction &I) {
3541   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3542   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3543       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3544
3545   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3546
3547   switch (LHSI->getOpcode()) {
3548   default: return 0;
3549   case Instruction::And:
3550     if (And(N, Mask) == Mask) {
3551       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3552       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3553            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3554           Mask->getValue().getBitWidth())
3555         break;
3556
3557       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3558       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3559       // is all N is, ignore it.
3560       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3561       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3562         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3563         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3564         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3565           break;
3566       }
3567     }
3568     return 0;
3569   case Instruction::Or:
3570   case Instruction::Xor:
3571     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3572     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3573          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3574         && And(N, Mask)->isZero())
3575       break;
3576     return 0;
3577   }
3578   
3579   Instruction *New;
3580   if (isSub)
3581     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3582   else
3583     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3584   return InsertNewInstBefore(New, I);
3585 }
3586
3587 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3588 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3589                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3590   Value *Val, *Val2;
3591   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3592   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3593   
3594   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3595   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3596       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3597     return 0;
3598   
3599   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3600   // where C is a power of 2
3601   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3602       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3603     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3604     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3605     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3606   }
3607   
3608   // From here on, we only handle:
3609   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3610   if (Val != Val2) return 0;
3611   
3612   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3613   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3614       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3615       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3616       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3617     return 0;
3618   
3619   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3620   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3621     return 0;
3622     
3623   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3624   bool ShouldSwap;
3625   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3626       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3627        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3628     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3629   else
3630     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3631     
3632   if (ShouldSwap) {
3633     std::swap(LHS, RHS);
3634     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3635     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3636   }
3637
3638   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3639   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3640   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3641   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3642   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3643   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3644   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3645
3646   switch (LHSCC) {
3647   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3648   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3649     switch (RHSCC) {
3650     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3651     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3652     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3653     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3654       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3655     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3656     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3657     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3658       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3659     }
3660   case ICmpInst::ICMP_NE:
3661     switch (RHSCC) {
3662     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3663     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3664       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3665         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3666       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3667     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3668       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3669         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3670       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3671     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3672     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3673     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3674       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3675     case ICmpInst::ICMP_NE:
3676       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3677         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3678         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3679                                                      Val->getName()+".off");
3680         InsertNewInstBefore(Add, I);
3681         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3682                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3683       }
3684       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3685     }
3686     break;
3687   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3688     switch (RHSCC) {
3689     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3690     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3691     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3692       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3693     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3694       break;
3695     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3696     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3697       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3698     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3699       break;
3700     }
3701     break;
3702   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3703     switch (RHSCC) {
3704     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3705     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3706     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3707       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3708     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3709       break;
3710     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3711     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3712       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3713     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3714       break;
3715     }
3716     break;
3717   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3718     switch (RHSCC) {
3719     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3720     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3721     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3722       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3723     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3724       break;
3725     case ICmpInst::ICMP_NE:
3726       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3727         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3728       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3729     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3730       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3731     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3732       break;
3733     }
3734     break;
3735   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3736     switch (RHSCC) {
3737     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3738     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3739     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3740       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3741     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3742       break;
3743     case ICmpInst::ICMP_NE:
3744       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3745         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3746       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3747     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3748       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3749     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3750       break;
3751     }
3752     break;
3753   }
3754  
3755   return 0;
3756 }
3757
3758
3759 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3760   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3761   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3762
3763   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3764     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3765
3766   // and X, X = X
3767   if (Op0 == Op1)
3768     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3769
3770   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3771   // purpose is to compute bits we don't care about.
3772   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3773     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3774     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3775     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3776                              KnownZero, KnownOne))
3777       return &I;
3778   } else {
3779     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3780       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3781         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3782     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3783       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3784     }
3785   }
3786   
3787   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3788     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3789     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3790
3791     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3792     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3793       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3794       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3795       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3796       switch (Op0I->getOpcode()) {
3797       case Instruction::Xor:
3798       case Instruction::Or:
3799         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3800         if (Op0I->hasOneUse()) {
3801           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3802             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3803             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3804                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3805             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3806             return BinaryOperator::Create(
3807                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3808           }
3809           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3810               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3811             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3812             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3813                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3814             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3815             return BinaryOperator::Create(
3816                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3817           }
3818         }
3819
3820         break;
3821       case Instruction::Add:
3822         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3823         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3824         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3825         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3826           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3827         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3828           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3829         break;
3830
3831       case Instruction::Sub:
3832         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3833         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3834         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3835         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3836           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3837
3838         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3839         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3840         if (Op0I->hasOneUse()) {
3841           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3842           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3843           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3844
3845           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3846           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3847               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3848             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3849             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3850             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3851           }
3852         }
3853         break;
3854
3855       case Instruction::Shl:
3856       case Instruction::LShr:
3857         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3858         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3859         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3860           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3861                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3862           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3863           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3864         }
3865         break;
3866       }
3867
3868       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3869         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3870           return Res;
3871     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3872       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3873       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3874       // frequently occurs for bitfield accesses.
3875       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3876         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3877             CastOp->getNumOperands() == 2)
3878           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3879             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3880               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3881               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3882               // This will fold the two constants together, which may allow 
3883               // other simplifications.
3884               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3885                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3886                 CastOp->getName()+".shrunk");
3887               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3888               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3889               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3890               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3891               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3892             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3893               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3894               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3895               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3896               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3897                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3898             }
3899           }
3900       }
3901     }
3902
3903     // Try to fold constant and into select arguments.
3904     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3905       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3906         return R;
3907     if (isa<PHINode>(Op0))
3908       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3909         return NV;
3910   }
3911
3912   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3913   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3914
3915   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3916     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3917
3918   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3919   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3920     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3921                                                I.getName()+".demorgan");
3922     InsertNewInstBefore(Or, I);
3923     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3924   }
3925   
3926   {
3927     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3928     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3929       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3930         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3931     
3932       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3933       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3934         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3935           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3936       }
3937     }
3938     
3939     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3940       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3941         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3942
3943       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3944       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3945         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3946           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3947       }
3948     }
3949     
3950     if (Op0->hasOneUse() &&
3951         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3952       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3953         I.swapOperands();     // Simplify below
3954         std::swap(Op0, Op1);
3955       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3956         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3957         I.swapOperands();     // Simplify below
3958         std::swap(Op0, Op1);
3959       }
3960     }
3961
3962     if (Op1->hasOneUse() &&
3963         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3964       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3965         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3966         std::swap(A, B);
3967       }
3968       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3969         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3970         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3971         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3972       }
3973     }
3974
3975     // (A&((~A)|B)) -> A&B
3976     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
3977         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
3978       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
3979     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
3980         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
3981       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
3982   }
3983   
3984   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3985     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3986     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3987       return R;
3988
3989     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3990       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
3991         return Res;
3992   }
3993
3994   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3995   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3996     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3997       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3998         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3999         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4000             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4001             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4002                               I.getType(), TD) &&
4003             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4004                               I.getType(), TD)) {
4005           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4006                                                          Op1C->getOperand(0),
4007                                                          I.getName());
4008           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4009           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4010         }
4011       }
4012     
4013   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4014   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4015     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4016       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4017           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4018           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4019         Instruction *NewOp =
4020           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4021                                                         SI1->getOperand(0),
4022                                                         SI0->getName()), I);
4023         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4024                                       SI1->getOperand(1));
4025       }
4026   }
4027
4028   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4029   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4030     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4031       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4032           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4033         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4034         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4035           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4036             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4037             // false.
4038             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4039               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4040             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4041                                 RHS->getOperand(0));
4042           }
4043       } else {
4044         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4045         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4046         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4047             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4048           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4049             // Swap RHS operands to match LHS.
4050             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4051             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4052           }
4053           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4054             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4055             if (Op0CC == Op1CC)
4056               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4057             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4058                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4059               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4060             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4061               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4062             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4063               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4064             bool Op0Ordered;
4065             bool Op1Ordered;
4066             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4067             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4068             if (Op1Pred == 0) {
4069               std::swap(Op0, Op1);
4070               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4071               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4072             }
4073             if (Op0Pred == 0) {
4074               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4075               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4076               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4077                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4078               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4079               // uno && ord -> false
4080               if (!Op0Ordered)
4081                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4082               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4083               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4084                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4085             }
4086           }
4087         }
4088       }
4089     }
4090   }
4091
4092   return Changed ? &I : 0;
4093 }
4094
4095 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4096 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4097 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4098 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4099 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4100 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4101 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4102 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4103 /// match.
4104 ///
4105 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4106 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4107 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4108 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4109 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4110 /// byte of ByteValues is actually being set.
4111 ///
4112 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4113 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4114 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4115 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4116 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4117 ///
4118 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4119                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4120   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4121     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4122     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4123       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4124                                ByteValues) ||
4125              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4126                                ByteValues);
4127     }
4128   
4129     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4130     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4131     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4132       unsigned ShAmt = 
4133         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4134       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4135       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4136         return true;
4137
4138       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4139       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4140         // X << 2 -> collect(X, +2)
4141         OverallLeftShift += ByteShift;
4142         ByteMask >>= ByteShift;
4143       } else {
4144         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4145         OverallLeftShift -= ByteShift;
4146         ByteMask <<= ByteShift;
4147         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4148       }
4149
4150       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4151       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4152
4153       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4154                                ByteValues);
4155     }
4156
4157     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4158     // corresponding bytes in ByteMask.
4159     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4160         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4161       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4162       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4163       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4164       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4165       
4166       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4167         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4168         // the and mask is.
4169         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4170           continue;
4171         
4172         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4173         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4174         if (MaskB == 0) {
4175           ByteMask &= ~(1U << i);
4176           continue;
4177         }
4178         
4179         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4180         if (MaskB != Byte)
4181           return true;
4182
4183         // Otherwise, this byte is kept.
4184       }
4185
4186       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4187                                ByteValues);
4188     }
4189   }
4190   
4191   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4192   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4193   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4194   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4195   // their ultimate destination.
4196   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4197   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4198   
4199   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4200   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4201   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4202   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4203   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4204   // low part, it must be shifted left.
4205   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4206   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4207     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4208       return true;
4209   } else {
4210     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4211       return true;
4212   }
4213   
4214   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4215   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4216   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4217     return true;
4218   ByteValues[DestByteNo] = V;
4219   return false;
4220 }
4221
4222 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4223 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4224 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4225   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4226   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4227       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4228       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4229     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4230   
4231   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4232   /// defines each byte.
4233   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4234   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4235     
4236   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4237   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4238   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4239     return 0;
4240   
4241   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4242   Value *V = ByteValues[0];
4243   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4244   
4245   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4246   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4247     if (ByteValues[i] != V)
4248       return 0;
4249   const Type *Tys[] = { ITy };
4250   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4251   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4252   return CallInst::Create(F, V);
4253 }
4254
4255 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4256 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4257 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4258 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4259                                          Value *C, Value *D) {
4260   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4261   Value *Cond = 0;
4262   if (!match(A, m_SelectCst(m_Value(Cond), -1, 0)))
4263     return 0;
4264
4265   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4266   if (match(D, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4267     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4268   if (match(D, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4269     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4270   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4271   if (match(B, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4272     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4273   if (match(B, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4274     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4275   return 0;
4276 }
4277
4278 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4279 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4280                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4281   Value *Val, *Val2;
4282   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4283   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4284   
4285   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4286   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4287       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4288     return 0;
4289   
4290   // From here on, we only handle:
4291   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4292   if (Val != Val2) return 0;
4293   
4294   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4295   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4296       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4297       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4298       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4299     return 0;
4300   
4301   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4302   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4303     return 0;
4304   
4305   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4306   bool ShouldSwap;
4307   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4308       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4309        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4310     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4311   else
4312     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4313   
4314   if (ShouldSwap) {
4315     std::swap(LHS, RHS);
4316     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4317     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4318   }
4319   
4320   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4321   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4322   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4323   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4324   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4325   // equal.
4326   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4327
4328   switch (LHSCC) {
4329   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4330   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4331     switch (RHSCC) {
4332     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4333     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4334       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4335         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4336         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4337                                                      Val->getName()+".off");
4338         InsertNewInstBefore(Add, I);
4339         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4340         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4341       }
4342       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4343     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4344     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4345       break;
4346     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4347     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4348     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4349       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4350     }
4351     break;
4352   case ICmpInst::ICMP_NE:
4353     switch (RHSCC) {
4354     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4355     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4356     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4357     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4358       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4359     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4360     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4361     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4362       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4363     }
4364     break;
4365   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4366     switch (RHSCC) {
4367     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4368     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4369       break;
4370     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4371       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4372       // this can cause overflow.
4373       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4374         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4375       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4376     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4377       break;
4378     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4379     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4380       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4381     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4382       break;
4383     }
4384     break;
4385   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4386     switch (RHSCC) {
4387     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4388     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4389       break;
4390     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4391       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4392       // this can cause overflow.
4393       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4394         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4395       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4396     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4397       break;
4398     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4399     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4400       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4401     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4402       break;
4403     }
4404     break;
4405   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4406     switch (RHSCC) {
4407     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4408     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4409     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4410       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4411     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4412       break;
4413     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4414     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4415       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4416     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4417       break;
4418     }
4419     break;
4420   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4421     switch (RHSCC) {
4422     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4423     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4424     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4425       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4426     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4427       break;
4428     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4429     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4430       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4431     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4432       break;
4433     }
4434     break;
4435   }
4436   return 0;
4437 }
4438
4439 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4440 ///
4441 ///     ((A | B) & 1) | (B & -2)
4442 ///
4443 /// into:
4444 /// 
4445 ///     (A & 1) | B
4446 ///
4447 /// The constants aren't important. Only that they don't overlap. (I.e., the XOR
4448 /// of the two constants is "all ones".)
4449 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4450                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4451   if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
4452     Value *V1 = 0, *C2 = 0;
4453     if (match(Op, m_And(m_Value(V1), m_Value(C2)))) {
4454       ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
4455
4456       if (!CI2) {
4457         std::swap(V1, C2);
4458         CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
4459       }
4460
4461       if (CI2) {
4462         APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4463         if (Xor.isAllOnesValue()) {
4464             if (V1 == B) {
4465               Instruction *NewOp =
4466                 InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, CI1), I);
4467               return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, B);
4468             }
4469             if (V1 == A) {
4470               Instruction *NewOp =
4471                 InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(B, CI1), I);
4472               return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, A);
4473             }
4474         }
4475       }
4476     }
4477   }
4478
4479   return 0;
4480 }
4481
4482 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4483   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4484   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4485
4486   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4487     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4488
4489   // or X, X = X
4490   if (Op0 == Op1)
4491     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4492
4493   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4494   // purpose is to compute bits we don't care about.
4495   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4496     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4497     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4498     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4499                              KnownZero, KnownOne))
4500       return &I;
4501   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4502     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4503   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4504     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4505       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4506   }
4507     
4508
4509   
4510   // or X, -1 == -1
4511   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4512     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4513     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4514     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4515       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4516       InsertNewInstBefore(Or, I);
4517       Or->takeName(Op0);
4518       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4519                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4520     }
4521
4522     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4523     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4524       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4525       InsertNewInstBefore(Or, I);
4526       Or->takeName(Op0);
4527       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4528                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4529     }
4530
4531     // Try to fold constant and into select arguments.
4532     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4533       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4534         return R;
4535     if (isa<PHINode>(Op0))
4536       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4537         return NV;
4538   }
4539
4540   Value *A = 0, *B = 0;
4541   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4542
4543   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4544     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4545       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4546   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4547     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4548       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4549
4550   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4551   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4552   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4553       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4554       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4555        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4556     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4557       return BSwap;
4558   }
4559   
4560   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4561   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4562       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4563     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4564     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4565     NOr->takeName(Op0);
4566     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4567   }
4568
4569   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4570   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4571       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4572     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4573     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4574     NOr->takeName(Op0);
4575     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4576   }
4577
4578   // (A & C)|(B & D)
4579   Value *C = 0, *D = 0;
4580   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4581       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4582     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4583     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4584     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4585     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4586       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4587       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4588       // replace with V+N.
4589       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4590         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4591             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4592           // Add commutes, try both ways.
4593           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4594             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4595           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4596             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4597         }
4598         // Or commutes, try both ways.
4599         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4600             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4601           // Add commutes, try both ways.
4602           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4603             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4604           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4605             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4606         }
4607       }
4608       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4609     }
4610     
4611     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4612     // terms for V1 & (V2|V3).
4613     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4614       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4615         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4616       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4617         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4618       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4619         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4620       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4621         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4622       
4623       if (V1) {
4624         Value *Or =
4625           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4626         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4627       }
4628     }
4629
4630     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4631     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4632       return Match;
4633     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4634       return Match;
4635     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4636       return Match;
4637     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4638       return Match;
4639
4640     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
4641     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
4642          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
4643       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
4644     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
4645     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
4646          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
4647       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
4648     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
4649     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
4650          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
4651       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4652     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
4653     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
4654          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
4655       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
4656   }
4657   
4658   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4659   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4660     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4661       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4662           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4663           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4664         Instruction *NewOp =
4665         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4666                                                      SI1->getOperand(0),
4667                                                      SI0->getName()), I);
4668         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4669                                       SI1->getOperand(1));
4670       }
4671   }
4672
4673   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
4674   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4675       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4676     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
4677     if (Ret) return Ret;
4678   }
4679   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
4680   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4681       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4682     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
4683     if (Ret) return Ret;
4684   }
4685
4686   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4687     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4688       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4689   } else {
4690     A = 0;
4691   }
4692   // Note, A is still live here!
4693   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4694     if (Op0 == B)
4695       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4696
4697     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4698     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4699       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4700                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4701       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4702     }
4703   }
4704
4705   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4706   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4707     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4708       return R;
4709
4710     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4711       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4712         return Res;
4713   }
4714     
4715   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4716   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4717     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4718       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4719         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4720             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4721           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4722           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4723               // Only do this if the casts both really cause code to be
4724               // generated.
4725               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4726                                 I.getType(), TD) &&
4727               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4728                                 I.getType(), TD)) {
4729             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4730                                                           Op1C->getOperand(0),
4731                                                           I.getName());
4732             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4733             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4734           }
4735         }
4736       }
4737   }
4738   
4739     
4740   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4741   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4742     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4743       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4744           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4745           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4746         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4747           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4748             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4749             // true.
4750             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4751               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4752             
4753             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4754             // rest.
4755             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4756                                 RHS->getOperand(0));
4757           }
4758       } else {
4759         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4760         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4761         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4762             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4763           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4764             // Swap RHS operands to match LHS.
4765             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4766             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4767           }
4768           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4769             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4770             if (Op0CC == Op1CC)
4771               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4772             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4773                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4774               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4775             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4776               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4777             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4778               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4779             bool Op0Ordered;
4780             bool Op1Ordered;
4781             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4782             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4783             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4784               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4785               // or'ed predicates.
4786               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4787                                        Op0LHS, Op0RHS);
4788               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4789                 return I;
4790               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4791               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4792             }
4793           }
4794         }
4795       }
4796     }
4797   }
4798
4799   return Changed ? &I : 0;
4800 }
4801
4802 namespace {
4803
4804 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4805 struct XorSelf {
4806   Value *RHS;
4807   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4808   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4809   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4810     return &Xor;
4811   }
4812 };
4813
4814 }
4815
4816 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4817   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4818   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4819
4820   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4821     if (isa<UndefValue>(Op0))
4822       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4823       // idiom (misuse).
4824       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4825     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4826   }
4827
4828   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4829   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4830     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4831     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4832   }
4833   
4834   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4835   // purpose is to compute bits we don't care about.
4836   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4837     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4838     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4839     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4840                              KnownZero, KnownOne))
4841       return &I;
4842   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4843     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4844   }
4845
4846   // Is this a ~ operation?
4847   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4848     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4849     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4850     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4851       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4852           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4853         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4854         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4855           Instruction *NotY =
4856             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4857                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4858           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4859           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4860             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4861           else
4862             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4863         }
4864       }
4865     }
4866   }
4867   
4868   
4869   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4870     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4871     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4872       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4873         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4874                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4875
4876       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4877         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4878                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4879     }
4880
4881     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4882     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4883       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4884         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4885           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4886           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4887             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4888                                              Op0C->getDestTy())) {
4889               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4890                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4891                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4892               NewCI->takeName(CI);
4893               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4894             }
4895           }
4896         }
4897       }
4898     }
4899
4900     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4901       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4902       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4903         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4904           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4905           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4906                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4907           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4908         }
4909           
4910       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4911         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4912           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4913           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4914             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4915             return BinaryOperator::CreateSub(
4916                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4917                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4918                                           Op0I->getOperand(0));
4919           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4920             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4921             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4922             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4923
4924           }
4925         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4926           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4927           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4928             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4929             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4930             // NewRHS.
4931             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4932             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4933                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4934             AddToWorkList(Op0I);
4935             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4936             I.setOperand(1, NewRHS);
4937             return &I;
4938           }
4939         }
4940       }
4941     }
4942
4943     // Try to fold constant and into select arguments.
4944     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4945       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4946         return R;
4947     if (isa<PHINode>(Op0))
4948       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4949         return NV;
4950   }
4951
4952   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4953     if (X == Op1)
4954       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4955
4956   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4957     if (X == Op0)
4958       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4959
4960   
4961   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4962   if (Op1I) {
4963     Value *A, *B;
4964     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4965       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4966         Op1I->swapOperands();
4967         I.swapOperands();
4968         std::swap(Op0, Op1);
4969       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4970         I.swapOperands();     // Simplified below.
4971         std::swap(Op0, Op1);
4972       }
4973     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
4974       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
4975     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
4976       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
4977     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4978       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4979         Op1I->swapOperands();
4980         std::swap(A, B);
4981       }
4982       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4983         I.swapOperands();     // Simplified below.
4984         std::swap(Op0, Op1);
4985       }
4986     }
4987   }
4988   
4989   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4990   if (Op0I) {
4991     Value *A, *B;
4992     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4993       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4994         std::swap(A, B);
4995       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4996         Instruction *NotB =
4997           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4998         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4999       }
5000     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5001       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5002     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5003       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5004     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
5005       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5006         std::swap(A, B);
5007       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5008           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5009         Instruction *N =
5010           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
5011         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
5012       }
5013     }
5014   }
5015   
5016   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5017   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5018       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5019       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5020       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5021     Instruction *NewOp =
5022       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
5023                                                     Op1I->getOperand(0),
5024                                                     Op0I->getName()), I);
5025     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5026                                   Op1I->getOperand(1));
5027   }
5028     
5029   if (Op0I && Op1I) {
5030     Value *A, *B, *C, *D;
5031     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5032     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5033         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5034       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5035         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5036     }
5037     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5038     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5039         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5040       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5041         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5042     }
5043     
5044     // (A & B)^(C & D)
5045     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5046         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5047         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5048       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5049       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5050       if (A == C)
5051         X = A, Y = B, Z = D;
5052       else if (A == D)
5053         X = A, Y = B, Z = C;
5054       else if (B == C)
5055         X = B, Y = A, Z = D;
5056       else if (B == D)
5057         X = B, Y = A, Z = C;
5058       
5059       if (X) {
5060         Instruction *NewOp =
5061         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5062         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5063       }
5064     }
5065   }
5066     
5067   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5068   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5069     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5070       return R;
5071
5072   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5073   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5074     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5075       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5076         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5077         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5078             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5079             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5080                               I.getType(), TD) &&
5081             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5082                               I.getType(), TD)) {
5083           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5084                                                          Op1C->getOperand(0),
5085                                                          I.getName());
5086           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5087           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5088         }
5089       }
5090   }
5091
5092   return Changed ? &I : 0;
5093 }
5094
5095 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5096 /// overflowed for this type.
5097 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5098                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5099   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5100
5101   if (IsSigned)
5102     if (In2->getValue().isNegative())
5103       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5104     else
5105       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5106   else
5107     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5108 }
5109
5110 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5111 /// overflowed for this type.
5112 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5113                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5114   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5115
5116   if (IsSigned)
5117     if (In2->getValue().isNegative())
5118       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5119     else
5120       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5121   else
5122     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5123 }
5124
5125 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5126 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5127 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5128 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5129   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5130   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5131   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5132   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5133
5134   // Build a mask for high order bits.
5135   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5136   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5137
5138   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5139        ++i, ++GTI) {
5140     Value *Op = *i;
5141     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5142     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5143       if (OpC->isZero()) continue;
5144       
5145       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5146       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5147         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5148         
5149         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5150           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5151         else
5152           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5153                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5154                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5155                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5156         continue;
5157       }
5158       
5159       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5160       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5161       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5162       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5163         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5164       else {
5165         // Emit an add instruction.
5166         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5167            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5168                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5169       }
5170       continue;
5171     }
5172     // Convert to correct type.
5173     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5174       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5175         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5176       else
5177         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5178                                                  Op->getName()+".c"), I);
5179     }
5180     if (Size != 1) {
5181       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5182       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5183         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5184       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5185         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5186                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5187     }
5188
5189     // Emit an add instruction.
5190     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5191       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5192                                     cast<Constant>(Result));
5193     else
5194       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5195                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5196   }
5197   return Result;
5198 }
5199
5200
5201 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5202 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5203 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5204 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5205 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5206 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5207 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5208 ///
5209 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5210 /// 
5211 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5212                                           InstCombiner &IC) {
5213   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5214   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5215
5216   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5217   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5218   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5219   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5220   // because the expression will cross zero at the same point.
5221   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5222   int64_t Offset = 0;
5223   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5224     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5225       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5226       if (CI->isZero()) continue;
5227
5228       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5229       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5230         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5231       } else {
5232         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5233         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5234       }
5235     } else {
5236       // Found our variable index.
5237       break;
5238     }
5239   }
5240   
5241   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5242   // evaluate it the general way.
5243   if (i == e) return 0;
5244   
5245   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5246   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5247   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5248   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5249   
5250   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5251   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5252     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5253     if (!CI) return 0;
5254    
5255     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5256     if (CI->isZero()) continue;
5257     
5258     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5259     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5260       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5261     } else {
5262       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5263       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5264     }
5265   }
5266   
5267   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5268   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5269   // the index.
5270   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5271   if (Offset == 0) {
5272     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5273     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5274     // computation crosses zero.
5275     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5276       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5277                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5278     return VariableIdx;
5279   }
5280   
5281   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5282   // the pointer size, so get it.
5283   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5284   
5285   Offset &= PtrSizeMask;
5286   VariableScale &= PtrSizeMask;
5287
5288   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5289   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5290   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5291   // multiple of the variable scale.
5292   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5293   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5294     return 0;
5295
5296   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5297   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5298   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5299     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5300                                               true /*SExt*/, 
5301                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5302   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5303   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5304 }
5305
5306
5307 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5308 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5309 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5310                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5311                                        Instruction &I) {
5312   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5313
5314   // Look through bitcasts.
5315   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5316     RHS = BCI->getOperand(0);
5317
5318   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5319   if (PtrBase == RHS) {
5320     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5321     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5322     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5323     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5324     
5325     // If not, synthesize the offset the hard way.
5326     if (Offset == 0)
5327       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5328     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5329                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5330   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5331     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5332     // compare the base pointer.
5333     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5334       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5335       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5336                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5337       if (IndicesTheSame)
5338         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5339           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5340             IndicesTheSame = false;
5341             break;
5342           }
5343
5344       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5345       if (IndicesTheSame)
5346         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5347                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5348
5349       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5350       // different, bail out.
5351       return 0;
5352     }
5353
5354     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5355     bool AllZeros = true;
5356     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5357       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5358           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5359         AllZeros = false;
5360         break;
5361       }
5362     if (AllZeros)
5363       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5364                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5365
5366     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5367     AllZeros = true;
5368     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5369       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5370           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5371         AllZeros = false;
5372         break;
5373       }
5374     if (AllZeros)
5375       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5376
5377     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5378       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5379       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5380       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5381       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5382         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5383           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5384                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5385             // Irreconcilable differences.
5386             NumDifferences = 2;
5387             break;
5388           } else {
5389             if (NumDifferences++) break;
5390             DiffOperand = i;
5391           }
5392         }
5393
5394       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5395         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5396                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5397                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5398
5399       else if (NumDifferences == 1) {
5400         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5401         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5402         // Make sure we do a signed comparison here.
5403         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5404       }
5405     }
5406
5407     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5408     // the result to fold to a constant!
5409     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5410         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5411       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5412       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5413       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5414       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5415     }
5416   }
5417   return 0;
5418 }
5419
5420 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5421 ///
5422 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5423                                                 Instruction *LHSI,
5424                                                 Constant *RHSC) {
5425   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5426   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5427   
5428   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5429   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5430   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5431   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5432   
5433   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5434   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5435   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5436   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5437   
5438   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5439   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5440   if (LHSUnsigned)
5441     ++InputSize;
5442   
5443   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5444   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5445     return 0;
5446   
5447   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5448   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5449   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5450   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5451   
5452   ICmpInst::Predicate Pred;
5453   switch (I.getPredicate()) {
5454   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5455   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5456   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5457     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5458     break;
5459   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5460   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5461     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5462     break;
5463   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5464   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5465     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5466     break;
5467   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5468   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5469     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5470     break;
5471   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5472   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5473     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5474     break;
5475   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5476   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5477     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5478     break;
5479   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5480     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5481   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5482     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5483   }
5484   
5485   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5486   
5487   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5488   
5489   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5490   // comparing an i8 to 300.0.
5491   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5492   
5493   if (!LHSUnsigned) {
5494     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5495     // and large values.
5496     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5497     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5498                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5499     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5500       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5501           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5502         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5503       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5504     }
5505   } else {
5506     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5507     // +INF and large values.
5508     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5509     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5510                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5511     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5512       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5513           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5514         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5515       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5516     }
5517   }
5518   
5519   if (!LHSUnsigned) {
5520     // See if the RHS value is < SignedMin.
5521     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5522     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5523                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5524     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5525       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5526           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5527         return ReplaceInstUsesWith(I,ConstantInt::getTrue());
5528       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5529     }
5530   }
5531
5532   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5533   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5534   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5535   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5536   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5537   if (!RHS.isZero() &&
5538       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5539     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5540     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5541     // at this point.
5542     switch (Pred) {
5543     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5544     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5545       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5546     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5547       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5548     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5549       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5550       // (float)int <= -4.4  --> false
5551       if (RHS.isNegative())
5552         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5553       break;
5554     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5555       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5556       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5557       if (RHS.isNegative())
5558         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5559       break;
5560     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5561       // (float)int < -4.4   --> false
5562       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5563       if (RHS.isNegative())
5564         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5565       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5566       break;
5567     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5568       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5569       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5570       if (!RHS.isNegative())
5571         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5572       break;
5573     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5574       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5575       // (float)int > -4.4   --> true
5576       if (RHS.isNegative())
5577         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5578       break;
5579     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5580       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5581       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5582       if (RHS.isNegative())
5583         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5584       break;
5585     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5586       // (float)int >= -4.4   --> true
5587       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5588       if (!RHS.isNegative())
5589         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5590       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5591       break;
5592     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5593       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5594       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5595       if (!RHS.isNegative())
5596         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5597       break;
5598     }
5599   }
5600
5601   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5602   // comparison.
5603   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5604 }
5605
5606 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5607   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5608   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5609
5610   // Fold trivial predicates.
5611   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5612     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5613   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5614     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5615   
5616   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5617   if (Op0 == Op1) {
5618     switch (I.getPredicate()) {
5619     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5620     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5621     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5622     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5623       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5624     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5625     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5626     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5627       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5628       
5629     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5630     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5631     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5632     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5633       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5634       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5635       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5636       return &I;
5637       
5638     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5639     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5640     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5641     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5642       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5643       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5644       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5645       return &I;
5646     }
5647   }
5648     
5649   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5650     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5651
5652   // Handle fcmp with constant RHS
5653   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5654     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5655     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5656       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5657         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5658           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5659         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5660                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5661         // True if unordered.
5662         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5663       }
5664     }
5665     
5666     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5667       switch (LHSI->getOpcode()) {
5668       case Instruction::PHI:
5669         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5670         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5671         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5672         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5673           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5674             return NV;
5675         break;
5676       case Instruction::SIToFP:
5677       case Instruction::UIToFP:
5678         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5679           return NV;
5680         break;
5681       case Instruction::Select:
5682         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5683         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5684         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5685         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5686         if (LHSI->hasOneUse()) {
5687           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5688             // Fold the known value into the constant operand.
5689             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5690             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5691             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5692                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5693                                                       I.getName()), I);
5694           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5695             // Fold the known value into the constant operand.
5696             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5697             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5698             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5699                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5700                                                       I.getName()), I);
5701           }
5702         }
5703
5704         if (Op1)
5705           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5706         break;
5707       }
5708   }
5709
5710   return Changed ? &I : 0;
5711 }
5712
5713 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5714   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5715   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5716   const Type *Ty = Op0->getType();
5717
5718   // icmp X, X
5719   if (Op0 == Op1)
5720     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5721                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5722
5723   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5724     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5725   
5726   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5727   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5728   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5729        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5730       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5731        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5732     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5733                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5734
5735   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5736   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5737     switch (I.getPredicate()) {
5738     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5739     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5740       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5741       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5742       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5743     }
5744     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5745       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5746
5747     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5748       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5749       // FALL THROUGH
5750     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5751       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5752       InsertNewInstBefore(Not, I);
5753       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5754     }
5755     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5756       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5757       // FALL THROUGH
5758     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5759       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5760       InsertNewInstBefore(Not, I);
5761       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5762     }
5763     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5764       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5765       // FALL THROUGH
5766     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5767       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5768       InsertNewInstBefore(Not, I);
5769       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5770     }
5771     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5772       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5773       // FALL THROUGH
5774     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5775       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5776       InsertNewInstBefore(Not, I);
5777       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5778     }
5779     }
5780   }
5781
5782   // See if we are doing a comparison with a constant.
5783   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5784     Value *A, *B;
5785     
5786     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5787     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5788         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5789       // (icmp cond A B) if cond is equality
5790       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5791     }
5792     
5793     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5794     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5795     // them being folded in the code below.
5796     switch (I.getPredicate()) {
5797     default: break;
5798     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5799       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5800         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5801       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5802     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5803       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5804         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5805       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5806     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5807       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5808         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5809       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5810     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5811       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5812         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5813       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5814     }
5815     
5816     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5817     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5818     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5819     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5820     
5821     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5822     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5823     bool UnusedBit;
5824     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5825     
5826     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5827                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5828                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5829                              KnownZero, KnownOne, 0))
5830       return &I;
5831         
5832     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5833     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5834     // EQ and NE we use unsigned values.
5835     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5836     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5837       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5838     else
5839       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5840     
5841     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5842     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5843     // that code below can assume that Min != Max.
5844     if (Min == Max)
5845       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5846                                                           ConstantInt::get(Min),
5847                                                           CI));
5848     
5849     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5850     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5851     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5852     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5853     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5854     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5855       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5856         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5857       break;
5858     case ICmpInst::ICMP_NE:
5859       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5860         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5861       break;
5862     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5863       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5864         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5865       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5866         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5867       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5868         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5869       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5870         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5871         
5872       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5873       if (CI->isMinValue(true))
5874         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5875                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5876       break;
5877     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5878       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5879         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5880       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5881         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5882         
5883       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5884         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5885       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5886         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5887       
5888       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5889       if (CI->isMaxValue(true))
5890         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5891                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5892       break;
5893     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5894       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5895         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5896       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5897         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5898       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5899         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5900       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5901         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5902       break;
5903     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5904       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5905         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5906       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5907         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5908         
5909       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5910         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5911       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5912         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5913       break;
5914     }
5915   }
5916
5917   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5918   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5919   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5920   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5921   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5922   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5923   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5924   if (I.hasOneUse())
5925     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5926       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5927           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5928         return 0;
5929
5930   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5931   // can be folded into the comparison.
5932   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5933     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5934     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5935     // instruction can be folded into the icmp 
5936     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5937       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5938         return Res;
5939   }
5940
5941   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5942   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5943     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5944       switch (LHSI->getOpcode()) {
5945       case Instruction::GetElementPtr:
5946         if (RHSC->isNullValue()) {
5947           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5948           bool isAllZeros = true;
5949           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5950             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5951                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5952               isAllZeros = false;
5953               break;
5954             }
5955           if (isAllZeros)
5956             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5957                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5958         }
5959         break;
5960
5961       case Instruction::PHI:
5962         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5963         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5964         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5965         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5966           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5967             return NV;
5968         break;
5969       case Instruction::Select: {
5970         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5971         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5972         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5973         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5974         if (LHSI->hasOneUse()) {
5975           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5976             // Fold the known value into the constant operand.
5977             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5978             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5979             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5980                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5981                                                    I.getName()), I);
5982           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5983             // Fold the known value into the constant operand.
5984             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5985             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5986             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5987                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5988                                                    I.getName()), I);
5989           }
5990         }
5991
5992         if (Op1)
5993           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5994         break;
5995       }
5996       case Instruction::Malloc:
5997         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5998         // can assume it is successful and remove the malloc.
5999         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6000           AddToWorkList(LHSI);
6001           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6002                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
6003         }
6004         break;
6005       }
6006   }
6007
6008   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6009   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6010     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6011       return NI;
6012   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6013     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6014                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6015       return NI;
6016
6017   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6018   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6019   // now.
6020   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6021     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6022         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6023       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6024       // operand, where it can often be eliminated completely.
6025       Op0 = CI->getOperand(0);
6026
6027       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6028       // so eliminate it as well.
6029       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6030         Op1 = CI2->getOperand(0);
6031
6032       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6033       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6034         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6035           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6036         } else {
6037           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6038           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6039         }
6040       }
6041       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6042     }
6043   }
6044   
6045   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6046     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6047     // This comes up when you have code like
6048     //   int X = A < B;
6049     //   if (X) ...
6050     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6051     // with a constant or another cast from the same type.
6052     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6053       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6054         return R;
6055   }
6056   
6057   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6058   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6059     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6060       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6061           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
6062           I.isEquality()) {
6063         switch (Op0I->getOpcode()) {
6064         default: break;
6065         case Instruction::Add:
6066         case Instruction::Sub:
6067         case Instruction::Xor:
6068           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6069           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6070                               Op1I->getOperand(0));
6071           break;
6072         case Instruction::Mul:
6073           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6074             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6075             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6076             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6077               const APInt &AP = CI->getValue();
6078               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
6079                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6080                                                            AP.getBitWidth() -
6081                                                       AP.countTrailingZeros()));
6082               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
6083                                                             Mask);
6084               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
6085                                                             Mask);
6086               InsertNewInstBefore(And1, I);
6087               InsertNewInstBefore(And2, I);
6088               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6089             }
6090           }
6091           break;
6092         }
6093       }
6094     }
6095   }
6096   
6097   // ~x < ~y --> y < x
6098   { Value *A, *B;
6099     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6100         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6101       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6102   }
6103   
6104   if (I.isEquality()) {
6105     Value *A, *B, *C, *D;
6106     
6107     // -x == -y --> x == y
6108     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6109         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6110       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6111     
6112     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6113       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6114         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6115         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6116                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6117       }
6118
6119       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6120         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6121         ConstantInt *C1, *C2;
6122         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6123             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6124           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6125           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6126           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6127                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6128         }
6129         
6130         // A^B == A^D -> B == D
6131         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6132         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6133         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6134         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6135       }
6136     }
6137     
6138     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6139         (A == Op0 || B == Op0)) {
6140       // A == (A^B)  ->  B == 0
6141       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6142       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6143                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6144     }
6145
6146     // (A-B) == A  ->  B == 0
6147     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6148       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6149                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6150
6151     // A == (A-B)  ->  B == 0
6152     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6153       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6154                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6155     
6156     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6157     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6158         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6159         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6160       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6161       
6162       if (A == C) {
6163         X = B; Y = D; Z = A;
6164       } else if (A == D) {
6165         X = B; Y = C; Z = A;
6166       } else if (B == C) {
6167         X = A; Y = D; Z = B;
6168       } else if (B == D) {
6169         X = A; Y = C; Z = B;
6170       }
6171       
6172       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6173         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6174         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6175         I.setOperand(0, Op1);
6176         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6177         return &I;
6178       }
6179     }
6180   }
6181   return Changed ? &I : 0;
6182 }
6183
6184
6185 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6186 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6187 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6188                                           ConstantInt *DivRHS) {
6189   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6190   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6191   
6192   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6193   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6194   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6195   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6196   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6197   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6198   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6199   // if it finds it. 
6200   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6201   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6202     return 0;
6203   if (DivRHS->isZero())
6204     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6205   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6206     return 0; // The overflow computation also screws up here
6207   if (DivRHS->isOne())
6208     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6209               // with INT_MIN.
6210
6211   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6212   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6213   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6214   // instead of computing a divide. 
6215   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6216
6217   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6218   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6219   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6220   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6221                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6222
6223   // Get the ICmp opcode
6224   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6225
6226   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6227   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6228   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6229   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6230   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6231   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6232   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6233   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6234   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6235   
6236   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6237     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6238     LoBound = Prod;
6239     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6240     if (!HiOverflow)
6241       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6242   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6243     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6244       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6245       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6246       HiBound = DivRHS;
6247     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6248       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6249       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6250       if (!HiOverflow)
6251         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6252     } else {                       // (X / pos) op neg
6253       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6254       HiBound = AddOne(Prod);
6255       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6256       if (!LoOverflow) {
6257         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6258         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6259                                      true) ? -1 : 0;
6260        }
6261     }
6262   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6263     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6264       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6265       LoBound = AddOne(DivRHS);
6266       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6267       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6268         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6269         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6270       }
6271     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6272       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6273       HiBound = AddOne(Prod);
6274       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6275       if (!LoOverflow)
6276         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6277     } else {                       // (X / neg) op neg
6278       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6279       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6280       if (!HiOverflow)
6281         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6282     }
6283     
6284     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6285     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6286   }
6287
6288   Value *X = DivI->getOperand(0);
6289   switch (Pred) {
6290   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6291   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6292     if (LoOverflow && HiOverflow)
6293       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6294     else if (HiOverflow)
6295       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6296                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6297     else if (LoOverflow)
6298       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6299                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6300     else
6301       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6302   case ICmpInst::ICMP_NE:
6303     if (LoOverflow && HiOverflow)
6304       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6305     else if (HiOverflow)
6306       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6307                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6308     else if (LoOverflow)
6309       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6310                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6311     else
6312       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6313   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6314   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6315     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6316       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6317     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6318       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6319     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6320   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6321   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6322     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6323       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6324     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6325       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6326     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6327       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6328     else
6329       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6330   }
6331 }
6332
6333
6334 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6335 ///
6336 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6337                                                           Instruction *LHSI,
6338                                                           ConstantInt *RHS) {
6339   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6340   
6341   switch (LHSI->getOpcode()) {
6342   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6343     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6344       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6345       // fold the xor.
6346       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6347           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6348         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6349         
6350         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6351         // the operation, just stop using the Xor.
6352         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6353           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6354           AddToWorkList(LHSI);
6355           return &ICI;
6356         }
6357         
6358         // Was the old condition true if the operand is positive?
6359         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6360         
6361         // If so, the new one isn't.
6362         isTrueIfPositive ^= true;
6363         
6364         if (isTrueIfPositive)
6365           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6366         else
6367           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6368       }
6369     }
6370     break;
6371   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6372     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6373         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6374       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6375       
6376       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6377       // and/compare to be the input width without changing the value
6378       // produced, eliminating a cast.
6379       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6380         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6381         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6382         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6383         // bit would not work.
6384         if (Cast->hasOneUse() &&
6385             (ICI.isEquality() ||
6386              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6387           uint32_t BitWidth = 
6388             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6389           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6390           NewCST.zext(BitWidth);
6391           APInt NewCI = RHSV;
6392           NewCI.zext(BitWidth);
6393           Instruction *NewAnd = 
6394             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6395                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6396           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6397           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6398                               ConstantInt::get(NewCI));
6399         }
6400       }
6401       
6402       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6403       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6404       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6405       // access.
6406       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6407       if (Shift && !Shift->isShift())
6408         Shift = 0;
6409       
6410       ConstantInt *ShAmt;
6411       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6412       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6413       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6414       
6415       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6416       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6417       // rights, as they sign-extend.
6418       if (ShAmt) {
6419         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6420         if (!CanFold) {
6421           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6422           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6423           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6424           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6425           
6426           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6427           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6428                AndCST->getValue()) == 0)
6429             CanFold = true;
6430         }
6431         
6432         if (CanFold) {
6433           Constant *NewCst;
6434           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6435             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6436           else
6437             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6438           
6439           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6440           // compared.
6441           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6442             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6443             // As a special case, check to see if this means that the
6444             // result is always true or false now.
6445             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6446               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6447             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6448               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6449           } else {
6450             ICI.setOperand(1, NewCst);
6451             Constant *NewAndCST;
6452             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6453               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6454             else
6455               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6456             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6457             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6458             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6459             AddUsesToWorkList(ICI);
6460             return &ICI;
6461           }
6462         }
6463       }
6464       
6465       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6466       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6467       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6468       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6469           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6470           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6471         // Compute C << Y.
6472         Value *NS;
6473         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6474           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6475                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6476         } else {
6477           // Insert a logical shift.
6478           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6479                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6480         }
6481         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6482         
6483         // Compute X & (C << Y).
6484         Instruction *NewAnd = 
6485           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6486         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6487         
6488         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6489         return &ICI;
6490       }
6491     }
6492     break;
6493     
6494   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6495     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6496     if (!ShAmt) break;
6497     
6498     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6499     
6500     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6501     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6502     // simplified.
6503     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6504       break;
6505     
6506     if (ICI.isEquality()) {
6507       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6508       // comparison cannot succeed.
6509       Constant *Comp =
6510         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6511       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6512         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6513         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6514         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6515       }
6516       
6517       if (LHSI->hasOneUse()) {
6518         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6519         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6520         Constant *Mask =
6521           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6522         
6523         Instruction *AndI =
6524           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6525                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6526         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6527         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6528                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6529       }
6530     }
6531     
6532     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6533     bool TrueIfSigned = false;
6534     if (LHSI->hasOneUse() &&
6535         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6536       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6537       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6538                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6539       Instruction *AndI =
6540         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6541                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6542       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6543       
6544       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6545                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6546     }
6547     break;
6548   }
6549     
6550   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6551   case Instruction::AShr: {
6552     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6553     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6554     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6555
6556     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6557     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6558     // simplified.
6559     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6560     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6561       break;
6562     
6563     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6564       
6565     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6566     // comparison cannot succeed.
6567     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6568     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6569       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6570     else
6571       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6572     
6573     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6574       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6575       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6576       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6577     }
6578     
6579     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6580     // If so, we can compare against the unshifted value:
6581     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6582     if (LHSI->hasOneUse() &&
6583         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6584                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6585       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6586                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6587     }
6588       
6589     if (LHSI->hasOneUse()) {
6590       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6591       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6592       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6593       
6594       Instruction *AndI =
6595         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6596                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6597       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6598       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6599                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6600     }
6601     break;
6602   }
6603     
6604   case Instruction::SDiv:
6605   case Instruction::UDiv:
6606     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6607     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6608     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6609     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6610     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6611     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6612     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6613       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6614                                           DivRHS))
6615         return R;
6616     break;
6617
6618   case Instruction::Add:
6619     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6620
6621     if (!ICI.isEquality()) {
6622       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6623       if (!LHSC) break;
6624       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6625
6626       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6627                             .subtract(LHSV);
6628
6629       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6630         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6631           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6632                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6633         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6634           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6635                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6636         }
6637       } else {
6638         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6639           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6640                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6641         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6642           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6643                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6644         }
6645       }
6646     }
6647     break;
6648   }
6649   
6650   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6651   if (ICI.isEquality()) {
6652     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6653     
6654     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6655     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6656     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6657       switch (BO->getOpcode()) {
6658       case Instruction::SRem:
6659         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6660         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6661           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6662           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6663             Instruction *NewRem =
6664               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6665                                          BO->getName());
6666             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6667             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6668                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6669           }
6670         }
6671         break;
6672       case Instruction::Add:
6673         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6674         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6675           if (BO->hasOneUse())
6676             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6677                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6678         } else if (RHSV == 0) {
6679           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6680           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6681           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6682           
6683           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6684             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6685           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6686             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6687           else if (BO->hasOneUse()) {
6688             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6689             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6690             Neg->takeName(BO);
6691             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6692           }
6693         }
6694         break;
6695       case Instruction::Xor:
6696         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6697         // the explicit xor.
6698         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6699           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6700                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6701         
6702         // FALLTHROUGH
6703       case Instruction::Sub:
6704         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6705         if (RHSV == 0)
6706           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6707                               BO->getOperand(1));
6708         break;
6709         
6710       case Instruction::Or:
6711         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6712         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6713         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6714           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6715           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6716             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6717                                                              isICMP_NE));
6718         }
6719         break;
6720         
6721       case Instruction::And:
6722         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6723           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6724           // comparison can never succeed!
6725           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6726             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6727                                                              isICMP_NE));
6728           
6729           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6730           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6731             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6732                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6733                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6734           
6735           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6736           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6737             Value *X = BO->getOperand(0);
6738             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6739             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6740               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6741             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6742           }
6743           
6744           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6745           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6746             Value *X = BO->getOperand(0);
6747             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6748             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6749               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6750             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6751           }
6752         }
6753       default: break;
6754       }
6755     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6756       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6757       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6758         AddToWorkList(II);
6759         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6760         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6761         return &ICI;
6762       }
6763     }
6764   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6765             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6766             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6767     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6768       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6769       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6770       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6771       if (SrcTy->isInteger() && 
6772           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6773         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6774         // smaller constant values.
6775         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6776           // X u< 128 => X s> -1
6777           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6778                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6779         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6780                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6781           // X u> 127 => X s< 0
6782           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6783                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6784         }
6785       }
6786     }
6787   }
6788   return 0;
6789 }
6790
6791 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6792 /// We only handle extending casts so far.
6793 ///
6794 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6795   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6796   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6797   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6798   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6799   Value *RHSCIOp;
6800
6801   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6802   // integer type is the same size as the pointer type.
6803   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6804       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6805          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6806     Value *RHSOp = 0;
6807     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6808       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6809     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6810       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6811       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6812       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6813         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6814     }
6815
6816     if (RHSOp)
6817       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6818   }
6819   
6820   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6821   // Enforce this.
6822   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6823       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6824     return 0;
6825
6826   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6827   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6828
6829   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6830     // Not an extension from the same type?
6831     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6832     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6833       return 0;
6834     
6835     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6836     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6837     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6838       return 0;
6839
6840     // Deal with equality cases early.
6841     if (ICI.isEquality())
6842       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6843
6844     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6845     // signed comparison.
6846     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6847       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6848
6849     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6850     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6851   }
6852
6853   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6854   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6855   if (!CI)
6856     return 0;
6857
6858   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6859   // reextended to DestTy.
6860   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6861   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6862
6863   // If the re-extended constant didn't change...
6864   if (Res2 == CI) {
6865     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6866     // For example, we might have:
6867     //    %A = sext short %X to uint
6868     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6869     // It is incorrect to transform this into 
6870     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6871     // because %A may have negative value. 
6872     //
6873     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6874     // signless.
6875     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6876       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6877     return 0;
6878   }
6879
6880   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6881   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6882
6883   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6884   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6885   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6886     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6887   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6888     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6889
6890   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6891   // should have been folded away previously and not enter in here.
6892   Value *Result;
6893   if (isSignedCmp) {
6894     // We're performing a signed comparison.
6895     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6896       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6897     else
6898       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6899   } else {
6900     // We're performing an unsigned comparison.
6901     if (isSignedExt) {
6902       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6903       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6904       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6905       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6906                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6907     } else {
6908       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6909       Result = ConstantInt::getTrue();
6910     }
6911   }
6912
6913   // Finally, return the value computed.
6914   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6915       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6916     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6917
6918   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6919           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6920          "ICmp should be folded!");
6921   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6922     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6923   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6924 }
6925
6926 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6927   return commonShiftTransforms(I);
6928 }
6929
6930 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6931   return commonShiftTransforms(I);
6932 }
6933
6934 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6935   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6936     return R;
6937   
6938   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6939   
6940   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6941   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6942     if (CSI->isAllOnesValue())
6943       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6944   
6945   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6946   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6947       MaskedValueIsZero(Op0,
6948                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6949     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6950   
6951   return 0;
6952 }
6953
6954 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6955   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6956   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6957
6958   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6959   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6960   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6961       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6962     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6963   
6964   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6965     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6966       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6967     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6968       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6969   }
6970   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6971     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6972       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6973     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6974       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6975   }
6976
6977   // Try to fold constant and into select arguments.
6978   if (isa<Constant>(Op0))
6979     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6980       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6981         return R;
6982
6983   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6984     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6985       return Res;
6986   return 0;
6987 }
6988
6989 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6990                                                BinaryOperator &I) {
6991   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6992
6993   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6994   // purpose is to compute bits we don't care about.
6995   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6996   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6997   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6998                            KnownZero, KnownOne))
6999     return &I;
7000   
7001   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
7002   // of a signed value.
7003   //
7004   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7005     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7006       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7007     else {
7008       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7009       return &I;
7010     }
7011   }
7012   
7013   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7014   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7015     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7016       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7017         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7018                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7019   
7020   // Try to fold constant and into select arguments.
7021   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7022     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7023       return R;
7024   if (isa<PHINode>(Op0))
7025     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7026       return NV;
7027   
7028   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7029   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7030     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7031     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7032     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7033     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7034     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7035     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7036     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7037         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7038       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7039       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7040       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7041                                                 I.getName());
7042       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7043
7044       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7045       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7046       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7047       // other xforms later if dead.
7048       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7049       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7050       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7051       
7052       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7053       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7054       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7055       // mask as appropriate.
7056       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7057         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7058       else {
7059         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7060         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7061       }
7062
7063       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7064                                                    TI->getName());
7065       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7066
7067       // Return the value truncated to the interesting size.
7068       return new TruncInst(And, I.getType());
7069     }
7070   }
7071   
7072   if (Op0->hasOneUse()) {
7073     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7074       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7075       Value *V1, *V2;
7076       ConstantInt *CC;
7077       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7078         default: break;
7079         case Instruction::Add:
7080         case Instruction::And:
7081         case Instruction::Or:
7082         case Instruction::Xor: {
7083           // These operators commute.
7084           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7085           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7086               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7087             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7088                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7089                                             Op0BO->getName());
7090             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7091             Instruction *X = 
7092               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7093                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7094             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7095             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7096             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7097                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7098           }
7099           
7100           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7101           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7102           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7103               match(Op0BOOp1, 
7104                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7105                           m_ConstantInt(CC))) &&
7106               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7107             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7108                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7109                                                      Op0BO->getName());
7110             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7111             Instruction *XM =
7112               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7113                                         V1->getName()+".mask");
7114             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7115             
7116             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7117           }
7118         }
7119           
7120         // FALL THROUGH.
7121         case Instruction::Sub: {
7122           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7123           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7124               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7125             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7126                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7127                                                      Op0BO->getName());
7128             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7129             Instruction *X =
7130               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7131                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7132             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7133             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7134             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7135                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7136           }
7137           
7138           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7139           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7140               match(Op0BO->getOperand(0),
7141                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7142                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7143               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7144                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7145             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7146                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7147                                                      Op0BO->getName());
7148             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7149             Instruction *XM =
7150               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7151                                         V1->getName()+".mask");
7152             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7153             
7154             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7155           }
7156           
7157           break;
7158         }
7159       }
7160       
7161       
7162       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7163       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7164       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7165         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7166         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7167         
7168         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7169           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7170           case Instruction::Add:
7171             isValid = isLeftShift;
7172             break;
7173           case Instruction::Or:
7174           case Instruction::Xor:
7175             highBitSet = false;
7176             break;
7177           case Instruction::And:
7178             highBitSet = true;
7179             break;
7180         }
7181         
7182         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7183         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7184         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7185         // the constant which would cause it to be modified for this
7186         // operation.
7187         //
7188         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7189           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7190         
7191         if (isValid) {
7192           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7193           
7194           Instruction *NewShift =
7195             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7196           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7197           NewShift->takeName(Op0BO);
7198           
7199           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7200                                         NewRHS);
7201         }
7202       }
7203     }
7204   }
7205   
7206   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7207   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7208   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7209     ShiftOp = 0;
7210   
7211   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7212     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7213     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7214     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7215     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7216     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7217     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7218     
7219     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7220     if (AmtSum > TypeBits)
7221       AmtSum = TypeBits;
7222     
7223     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7224     
7225     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7226     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7227       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7228                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7229     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7230                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7231       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7232       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7233     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7234                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7235       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7236       Instruction *Shift =
7237         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7238       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7239
7240       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7241       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7242     }
7243     
7244     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7245     // right.  See if the amounts are equal.
7246     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7247       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7248       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7249         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7250         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7251       }
7252       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7253       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7254         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7255         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7256       }
7257       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7258       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7259       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7260       // generators.
7261       const Type *SExtType = 0;
7262       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7263       case 1  :
7264       case 8  :
7265       case 16 :
7266       case 32 :
7267       case 64 :
7268       case 128:
7269         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7270         break;
7271       default: break;
7272       }
7273       if (SExtType) {
7274         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7275         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7276         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7277       }
7278       // Otherwise, we can't handle it yet.
7279     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7280       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7281       
7282       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7283       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7284         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7285                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7286         Instruction *Shift =
7287           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7288         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7289         
7290         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7291         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7292       }
7293       
7294       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7295       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7296         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7297         Instruction *Shift =
7298           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7299         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7300         
7301         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7302         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7303       }
7304       
7305       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7306     } else {
7307       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7308       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7309
7310       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7311       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7312         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7313                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7314         Instruction *Shift =
7315           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7316                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7317         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7318         
7319         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7320         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7321       }
7322       
7323       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7324       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7325         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7326         Instruction *Shift =
7327           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7328         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7329         
7330         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7331         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7332       }
7333       
7334       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7335     }
7336   }
7337   return 0;
7338 }
7339
7340
7341 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7342 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7343 /// X*Scale+Offset.
7344 ///
7345 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7346                                         int &Offset) {
7347   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7348   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7349     Offset = CI->getZExtValue();
7350     Scale  = 0;
7351     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7352   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7353     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7354       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7355         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7356         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7357         Offset = 0;
7358         return I->getOperand(0);
7359       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7360         // This value is scaled by 'RHS'.
7361         Scale = RHS->getZExtValue();
7362         Offset = 0;
7363         return I->getOperand(0);
7364       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7365         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7366         // where C1 is divisible by C2.
7367         unsigned SubScale;
7368         Value *SubVal = 
7369           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7370         Offset += RHS->getZExtValue();
7371         Scale = SubScale;
7372         return SubVal;
7373       }
7374     }
7375   }
7376
7377   // Otherwise, we can't look past this.
7378   Scale = 1;
7379   Offset = 0;
7380   return Val;
7381 }
7382
7383
7384 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7385 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7386 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7387                                                    AllocationInst &AI) {
7388   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7389   
7390   // Remove any uses of AI that are dead.
7391   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7392   
7393   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7394     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7395     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7396       while (UI != E && *UI == User)
7397         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7398       
7399       ++NumDeadInst;
7400       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7401       EraseInstFromFunction(*User);
7402     }
7403   }
7404   
7405   // Get the type really allocated and the type casted to.
7406   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7407   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7408   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7409
7410   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7411   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7412   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7413
7414   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7415   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7416   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7417   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7418
7419   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7420   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7421   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7422
7423   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7424   // size argument.
7425   unsigned ArraySizeScale;
7426   int ArrayOffset;
7427   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7428     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7429  
7430   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7431   // do the xform.
7432   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7433       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7434
7435   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7436   Value *Amt = 0;
7437   if (Scale == 1) {
7438     Amt = NumElements;
7439   } else {
7440     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7441     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7442     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7443       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7444     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7445     else if (Scale != 1) {
7446       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7447       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7448     }
7449   }
7450   
7451   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7452     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7453     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7454     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7455   }
7456   
7457   AllocationInst *New;
7458   if (isa<MallocInst>(AI))
7459     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7460   else
7461     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7462   InsertNewInstBefore(New, AI);
7463   New->takeName(&AI);
7464   
7465   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7466   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7467   // die soon.
7468   if (!AI.hasOneUse()) {
7469     AddUsesToWorkList(AI);
7470     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7471     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7472     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7473     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7474     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7475   }
7476   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7477 }
7478
7479 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7480 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7481 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7482 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7483 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7484 ///
7485 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7486 /// extension operation if Ty is larger.
7487 ///
7488 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7489 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7490 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7491 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7492 /// efficiently truncated.
7493 ///
7494 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7495 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7496 /// the final result.
7497 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7498                                               unsigned CastOpc,
7499                                               int &NumCastsRemoved) {
7500   // We can always evaluate constants in another type.
7501   if (isa<ConstantInt>(V))
7502     return true;
7503   
7504   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7505   if (!I) return false;
7506   
7507   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7508   
7509   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7510   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7511     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7512     // it, and this will remove a cast overall.
7513     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7514       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7515       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7516       // casts first.
7517       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7518         ++NumCastsRemoved;
7519       return true;
7520     }
7521   }
7522
7523   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7524   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7525   if (!I->hasOneUse()) return false;
7526
7527   switch (I->getOpcode()) {
7528   case Instruction::Add:
7529   case Instruction::Sub:
7530   case Instruction::Mul:
7531   case Instruction::And:
7532   case Instruction::Or:
7533   case Instruction::Xor:
7534     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7535     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7536                                       NumCastsRemoved) &&
7537            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7538                                       NumCastsRemoved);
7539
7540   case Instruction::Shl:
7541     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7542     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7543     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7544       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7545       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7546           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7547         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7548                                           NumCastsRemoved);
7549     }
7550     break;
7551   case Instruction::LShr:
7552     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7553     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7554     // already zeros.
7555     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7556       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7557       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7558       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7559           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7560             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7561           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7562         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7563                                           NumCastsRemoved);
7564       }
7565     }
7566     break;
7567   case Instruction::ZExt:
7568   case Instruction::SExt:
7569   case Instruction::Trunc:
7570     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7571     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7572     // of casts in the input.
7573     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7574       return true;
7575     break;
7576   case Instruction::Select: {
7577     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7578     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7579                                       NumCastsRemoved) &&
7580            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7581                                       NumCastsRemoved);
7582   }
7583   case Instruction::PHI: {
7584     // We can change a phi if we can change all operands.
7585     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7586     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7587       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7588                                       NumCastsRemoved))
7589         return false;
7590     return true;
7591   }
7592   default:
7593     // TODO: Can handle more cases here.
7594     break;
7595   }
7596   
7597   return false;
7598 }
7599
7600 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7601 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7602 /// evaluate the expression.
7603 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7604                                              bool isSigned) {
7605   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7606     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7607
7608   // Otherwise, it must be an instruction.
7609   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7610   Instruction *Res = 0;
7611   switch (I->getOpcode()) {
7612   case Instruction::Add:
7613   case Instruction::Sub:
7614   case Instruction::Mul:
7615   case Instruction::And:
7616   case Instruction::Or:
7617   case Instruction::Xor:
7618   case Instruction::AShr:
7619   case Instruction::LShr:
7620   case Instruction::Shl: {
7621     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7622     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7623     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7624                                  LHS, RHS);
7625     break;
7626   }    
7627   case Instruction::Trunc:
7628   case Instruction::ZExt:
7629   case Instruction::SExt:
7630     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7631     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7632     // new.
7633     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7634       return I->getOperand(0);
7635     
7636     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7637     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7638                            Ty);
7639     break;
7640   case Instruction::Select: {
7641     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7642     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7643     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7644     break;
7645   }
7646   case Instruction::PHI: {
7647     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7648     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7649     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7650       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7651       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7652     }
7653     Res = NPN;
7654     break;
7655   }
7656   default: 
7657     // TODO: Can handle more cases here.
7658     assert(0 && "Unreachable!");
7659     break;
7660   }
7661   
7662   Res->takeName(I);
7663   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7664 }
7665
7666 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7667 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7668   Value *Src = CI.getOperand(0);
7669
7670   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7671   // eliminate it now.
7672   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7673     if (Instruction::CastOps opc = 
7674         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7675       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7676       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7677       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7678     }
7679   }
7680
7681   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7682   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7683     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7684       return NV;
7685
7686   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7687   if (isa<PHINode>(Src))
7688     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7689       return NV;
7690   
7691   return 0;
7692 }
7693
7694 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7695 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7696   Value *Src = CI.getOperand(0);
7697   
7698   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7699     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7700     // this into a cast of the original pointer!
7701     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7702       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7703       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7704       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7705       AddToWorkList(GEP);
7706       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7707       return &CI;
7708     }
7709     
7710     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7711     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7712     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7713     // non-type-safe code.
7714     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7715       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7716         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7717         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7718         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7719         
7720         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7721         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7722         const Type *GEPIdxTy =
7723           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7724         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7725           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7726           
7727           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7728           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7729           // is something like [0 x {int, int}]
7730           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7731           int64_t FirstIdx = 0;
7732           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7733             FirstIdx = Offset/TySize;
7734             Offset %= TySize;
7735           
7736             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7737             if (Offset < 0) {
7738               --FirstIdx;
7739               Offset += TySize;
7740               assert(Offset >= 0);
7741             }
7742             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7743           }
7744           
7745           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7746
7747           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7748           while (Offset) {
7749             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7750               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7751               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7752                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7753                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7754               
7755                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7756                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7757               } else {
7758                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7759                 Offset = 0;
7760                 OrigBase = 0;
7761               }
7762             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7763               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7764               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7765                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7766                 Offset %= EltSize;
7767               } else {
7768                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7769               }
7770               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7771             } else {
7772               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7773               Offset = 0;
7774               OrigBase = 0;
7775             }
7776           }
7777           if (OrigBase) {
7778             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7779             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7780             // two.
7781             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7782                                                           NewIndices.begin(),
7783                                                           NewIndices.end(), "");
7784             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7785             NGEP->takeName(GEP);
7786             
7787             if (isa<BitCastInst>(CI))
7788               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7789             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7790             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7791           }
7792         }
7793       }      
7794     }
7795   }
7796     
7797   return commonCastTransforms(CI);
7798 }
7799
7800
7801
7802 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7803 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7804 /// cases.
7805 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7806 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7807   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7808     return Result;
7809
7810   Value *Src = CI.getOperand(0);
7811   const Type *SrcTy = Src->getType();
7812   const Type *DestTy = CI.getType();
7813   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7814   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7815
7816   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7817   // purpose is to compute bits we don't care about.
7818   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7819   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7820                            KnownZero, KnownOne))
7821     return &CI;
7822
7823   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7824   // can't do anything more. 
7825   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7826   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7827     return 0;
7828
7829   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7830   int NumCastsRemoved = 0;
7831   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7832       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7833                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7834     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7835     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7836     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7837     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7838     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7839     // require that two casts have been eliminated.
7840     bool DoXForm;
7841     switch (CI.getOpcode()) {
7842     default:
7843       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7844       // get here because of the check above.
7845       assert(0 && "Unknown cast type");
7846     case Instruction::Trunc:
7847       DoXForm = true;
7848       break;
7849     case Instruction::ZExt:
7850       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7851       break;
7852     case Instruction::SExt:
7853       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7854       break;
7855     }
7856     
7857     if (DoXForm) {
7858       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7859                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7860       assert(Res->getType() == DestTy);
7861       switch (CI.getOpcode()) {
7862       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7863       case Instruction::Trunc:
7864       case Instruction::BitCast:
7865         // Just replace this cast with the result.
7866         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7867       case Instruction::ZExt: {
7868         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7869         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7870         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7871                                                             SrcBitSize));
7872         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7873       }
7874       case Instruction::SExt:
7875         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7876         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7877             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7878                              CI), DestTy);
7879       }
7880     }
7881   }
7882   
7883   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7884   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7885
7886   switch (SrcI->getOpcode()) {
7887   case Instruction::Add:
7888   case Instruction::Mul:
7889   case Instruction::And:
7890   case Instruction::Or:
7891   case Instruction::Xor:
7892     // If we are discarding information, rewrite.
7893     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7894       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7895       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7896       // only be converting signedness, which is a noop.
7897       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7898           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7899           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7900         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7901         Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
7902         Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
7903         return BinaryOperator::Create(
7904             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7905       }
7906     }
7907
7908     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7909     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7910         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7911         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7912         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7913       Value *New = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, CI);
7914       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7915     }
7916     break;
7917   case Instruction::SDiv:
7918   case Instruction::UDiv:
7919   case Instruction::SRem:
7920   case Instruction::URem:
7921     // If we are just changing the sign, rewrite.
7922     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7923       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7924       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7925       // only be converting signedness, which is a noop.
7926       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7927           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7928         Value *Op0c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7929                                        Op0, DestTy, *SrcI);
7930         Value *Op1c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7931                                        Op1, DestTy, *SrcI);
7932         return BinaryOperator::Create(
7933           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7934       }
7935     }
7936     break;
7937
7938   case Instruction::Shl:
7939     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7940     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7941     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7942     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7943     // in the value.
7944     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7945         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7946       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7947           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7948       Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
7949       Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
7950       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7951     }
7952     break;
7953   case Instruction::AShr:
7954     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7955     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7956     // simplifications.
7957     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7958         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7959       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7960       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7961         // Insert the new logical shift right.
7962         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7963       }
7964     }
7965     break;
7966   }
7967   return 0;
7968 }
7969
7970 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7971   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7972     return Result;
7973   
7974   Value *Src = CI.getOperand(0);
7975   const Type *Ty = CI.getType();
7976   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7977   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7978   
7979   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7980     switch (SrcI->getOpcode()) {
7981     default: break;
7982     case Instruction::LShr:
7983       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7984       // are already zeros.
7985       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7986         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7987         
7988         // Get a mask for the bits shifting in.
7989         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7990         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7991         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7992           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7993             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7994
7995           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7996           // shift.
7997           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7998           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7999                                        Ty, CI);
8000           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8001         }
8002       } else {     // This is a variable shr.
8003         
8004         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
8005         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
8006         // loop-invariant and CSE'd.
8007         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
8008           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
8009
8010           Value *V = InsertNewInstBefore(
8011               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
8012                                      "tmp"), CI);
8013           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
8014                                                             SrcI->getOperand(0),
8015                                                             "tmp"), CI);
8016           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
8017           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
8018         }
8019       }
8020       break;
8021     }
8022   }
8023   
8024   return 0;
8025 }
8026
8027 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8028 /// in order to eliminate the icmp.
8029 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8030                                              bool DoXform) {
8031   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8032   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8033   // cast to integer to avoid the comparison.
8034   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8035     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8036       
8037     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8038     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8039     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8040         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8041       if (!DoXform) return ICI;
8042
8043       Value *In = ICI->getOperand(0);
8044       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8045                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8046       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8047                                                         In->getName()+".lobit"),
8048                                CI);
8049       if (In->getType() != CI.getType())
8050         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8051                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8052
8053       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8054         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8055         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8056                                                          In->getName()+".not"),
8057                                  CI);
8058       }
8059
8060       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8061     }
8062       
8063       
8064       
8065     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8066     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8067     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8068     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8069     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8070     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8071     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8072     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8073     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8074         // This only works for EQ and NE
8075         ICI->isEquality()) {
8076       // If Op1C some other power of two, convert:
8077       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8078       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8079       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8080       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8081         
8082       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8083       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8084         if (!DoXform) return ICI;
8085
8086         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8087         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8088           // (X&4) == 2 --> false
8089           // (X&4) != 2 --> true
8090           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8091           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8092           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8093         }
8094           
8095         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8096         Value *In = ICI->getOperand(0);
8097         if (ShiftAmt) {
8098           // Perform a logical shr by shiftamt.
8099           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8100           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8101                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8102                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8103         }
8104           
8105         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8106           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8107           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8108           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8109         }
8110           
8111         if (CI.getType() == In->getType())
8112           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8113         else
8114           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8115       }
8116     }
8117   }
8118
8119   return 0;
8120 }
8121
8122 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8123   // If one of the common conversion will work ..
8124   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8125     return Result;
8126
8127   Value *Src = CI.getOperand(0);
8128
8129   // If this is a cast of a cast
8130   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8131     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8132     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8133     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8134     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8135       // Get the sizes of the types involved
8136       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8137       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8138       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8139       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8140       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8141       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8142         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8143         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8144         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8145         Instruction *And = 
8146           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8147         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8148         if (And->getType() != CI.getType()) {
8149           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8150           InsertNewInstBefore(And, CI);
8151           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8152         }
8153         return And;
8154       }
8155     }
8156   }
8157
8158   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8159     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8160
8161   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8162   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8163     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8164     // of the (zext icmp) will be transformed.
8165     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8166     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8167     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8168         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8169          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8170       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8171       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8172       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8173     }
8174   }
8175
8176   return 0;
8177 }
8178
8179 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8180   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8181     return I;
8182   
8183   Value *Src = CI.getOperand(0);
8184   
8185   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8186   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8187     return SelectInst::Create(Src,
8188                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8189                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8190
8191   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8192   // eliminate the trunc/sext pair.
8193   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8194     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8195     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8196     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8197     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8198     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8199
8200     if (OpBits == DestBits) {
8201       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8202       // bits, it is already ready.
8203       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8204         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8205     } else if (OpBits < DestBits) {
8206       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8207       // bits, just sext from i32.
8208       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8209         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8210     } else {
8211       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8212       // bits, just truncate to i32.
8213       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8214         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8215     }
8216   }
8217
8218   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8219   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8220   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8221   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8222   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8223   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8224   //   %a = trunc i32 %i to i8
8225   //   %b = shl i8 %a, 6
8226   //   %c = ashr i8 %b, 6
8227   //   %d = sext i8 %c to i32
8228   // into:
8229   //   %a = shl i32 %i, 30
8230   //   %d = ashr i32 %a, 30
8231   Value *A = 0;
8232   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8233   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8234                         m_ConstantInt(CA))) &&
8235       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8236     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8237     if (I->getType() == CI.getType()) {
8238       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8239       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8240       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8241       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8242       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8243                                                         CI.getName()), CI);
8244       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8245     }
8246   }
8247   
8248   return 0;
8249 }
8250
8251 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8252 /// in the specified FP type without changing its value.
8253 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8254   bool losesInfo;
8255   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8256   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8257   if (!losesInfo)
8258     return ConstantFP::get(F);
8259   return 0;
8260 }
8261
8262 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8263 /// through it until we get the source value.
8264 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8265   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8266     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8267       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8268   
8269   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8270   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8271   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8272   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8273     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8274       return V;  // No constant folding of this.
8275     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8276     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8277       return V;
8278     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8279       return V;  // Won't shrink.
8280     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8281       return V;
8282     // Don't try to shrink to various long double types.
8283   }
8284   
8285   return V;
8286 }
8287
8288 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8289   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8290     return I;
8291   
8292   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8293   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8294   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8295   // many builtins (sqrt, etc).
8296   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8297   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8298     switch (OpI->getOpcode()) {
8299     default: break;
8300     case Instruction::Add:
8301     case Instruction::Sub:
8302     case Instruction::Mul:
8303     case Instruction::FDiv:
8304     case Instruction::FRem:
8305       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8306       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8307       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8308       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8309           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8310         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8311         // If the source types were both smaller than the destination type of
8312         // the cast, do this xform.
8313         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8314             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8315           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8316                                       CI.getType(), CI);
8317           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8318                                       CI.getType(), CI);
8319           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8320         }
8321       }
8322       break;  
8323     }
8324   }
8325   return 0;
8326 }
8327
8328 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8329   return commonCastTransforms(CI);
8330 }
8331
8332 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8333   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8334   if (OpI == 0)
8335     return commonCastTransforms(FI);
8336
8337   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8338   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8339   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8340   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8341   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8342   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8343   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8344       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8345       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8346                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8347     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8348
8349   return commonCastTransforms(FI);
8350 }
8351
8352 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8353   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8354   if (OpI == 0)
8355     return commonCastTransforms(FI);
8356   
8357   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8358   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8359   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8360   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8361   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8362   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8363   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8364       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8365       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8366                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8367     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8368   
8369   return commonCastTransforms(FI);
8370 }
8371
8372 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8373   return commonCastTransforms(CI);
8374 }
8375
8376 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8377   return commonCastTransforms(CI);
8378 }
8379
8380 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8381   return commonPointerCastTransforms(CI);
8382 }
8383
8384 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8385   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8386     return I;
8387   
8388   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8389   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8390
8391   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8392   ConstantInt *Cst;
8393   Value *X;
8394   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8395                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8396     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8397     // is a single-index GEP.
8398     if (X->getType() == CI.getType()) {
8399       // Get the size of the pointee type.
8400       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8401
8402       // Convert the constant to intptr type.
8403       APInt Offset = Cst->getValue();
8404       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8405
8406       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8407       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8408         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8409         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8410       }
8411     }
8412     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8413     // struct etc.
8414   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8415              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8416     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8417     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8418     
8419     // Get the size of the pointee type.
8420     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8421     
8422     // Convert the constant to intptr type.
8423     APInt Offset = Cst->getValue();
8424     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8425     
8426     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8427     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8428       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8429       
8430       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8431                                                             "tmp"), CI);
8432       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8433     }
8434   }
8435   return 0;
8436 }
8437
8438 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8439   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8440   // otherwise just apply the common ones.
8441   Value *Src = CI.getOperand(0);
8442   const Type *SrcTy = Src->getType();
8443   const Type *DestTy = CI.getType();
8444
8445   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8446     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8447       return Result;
8448   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8449     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8450       return I;
8451   } else {
8452     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8453       return Result;
8454   }
8455
8456
8457   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8458   // be replaced by the operand.
8459   if (DestTy == Src->getType())
8460     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8461
8462   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8463     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8464     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8465     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8466     
8467     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8468     // required for changing types.
8469     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8470       return 0;
8471     
8472     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8473     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8474     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8475       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8476         return V;
8477     
8478     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8479     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8480     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8481     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8482     unsigned NumZeros = 0;
8483     while (SrcElTy != DstElTy && 
8484            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8485            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8486       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8487       ++NumZeros;
8488     }
8489
8490     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8491     if (SrcElTy == DstElTy) {
8492       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8493       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8494                                        ((Instruction*) NULL));
8495     }
8496   }
8497
8498   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8499     if (SVI->hasOneUse()) {
8500       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8501       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8502       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8503           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8504                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8505           SVI->getType()->getNumElements() ==
8506             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8507         CastInst *Tmp;
8508         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8509         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8510         // us to eliminate at least one cast.
8511         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8512              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8513             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8514              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8515           Value *LHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8516                                         SVI->getOperand(0), DestTy, CI);
8517           Value *RHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8518                                         SVI->getOperand(1), DestTy, CI);
8519           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8520           // know the vector types match #elts.
8521           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8522         }
8523       }
8524     }
8525   }
8526   return 0;
8527 }
8528
8529 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8530 ///   %C = or %A, %B
8531 ///   %D = select %cond, %C, %A
8532 /// into:
8533 ///   %C = select %cond, %B, 0
8534 ///   %D = or %A, %C
8535 ///
8536 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8537 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8538 /// equal the other incoming value of the select.
8539 ///
8540 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8541   switch (I->getOpcode()) {
8542   case Instruction::Add:
8543   case Instruction::Mul:
8544   case Instruction::And:
8545   case Instruction::Or:
8546   case Instruction::Xor:
8547     return 3;              // Can fold through either operand.
8548   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8549   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8550   case Instruction::LShr:
8551   case Instruction::AShr:
8552     return 1;
8553   default:
8554     return 0;              // Cannot fold
8555   }
8556 }
8557
8558 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8559 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8560 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8561   switch (I->getOpcode()) {
8562   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8563   case Instruction::Add:
8564   case Instruction::Sub:
8565   case Instruction::Or:
8566   case Instruction::Xor:
8567   case Instruction::Shl:
8568   case Instruction::LShr:
8569   case Instruction::AShr:
8570     return Constant::getNullValue(I->getType());
8571   case Instruction::And:
8572     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8573   case Instruction::Mul:
8574     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8575   }
8576 }
8577
8578 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8579 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8580 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8581                                           Instruction *FI) {
8582   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8583     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8584     // merge.
8585     if (TI->isCast()) {
8586       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8587         return 0;
8588     } else {
8589       return 0;  // unknown unary op.
8590     }
8591
8592     // Fold this by inserting a select from the input values.
8593     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8594                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8595     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8596     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8597                             TI->getType());
8598   }
8599
8600   // Only handle binary operators here.
8601   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8602     return 0;
8603
8604   // Figure out if the operations have any operands in common.
8605   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8606   bool MatchIsOpZero;
8607   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8608     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8609     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8610     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8611     MatchIsOpZero = true;
8612   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8613     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8614     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8615     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8616     MatchIsOpZero = false;
8617   } else if (!TI->isCommutative()) {
8618     return 0;
8619   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8620     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8621     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8622     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8623     MatchIsOpZero = true;
8624   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8625     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8626     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8627     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8628     MatchIsOpZero = true;
8629   } else {
8630     return 0;
8631   }
8632
8633   // If we reach here, they do have operations in common.
8634   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8635                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8636   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8637
8638   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8639     if (MatchIsOpZero)
8640       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8641     else
8642       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8643   }
8644   assert(0 && "Shouldn't get here");
8645   return 0;
8646 }
8647
8648 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8649 /// ICmpInst as its first operand.
8650 ///
8651 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8652                                                    ICmpInst *ICI) {
8653   bool Changed = false;
8654   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8655   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8656   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8657   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8658   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8659
8660   // Check cases where the comparison is with a constant that
8661   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8662   // place here, so make sure the select is the only user.
8663   if (ICI->hasOneUse())
8664     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8665       switch (Pred) {
8666       default: break;
8667       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8668       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8669         // X < MIN ? T : F  -->  F
8670         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8671           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8672         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8673         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8674         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8675             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8676           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8677           CmpRHS = AdjustedRHS;
8678           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8679           ICI->setPredicate(Pred);
8680           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8681           SI.setOperand(1, TrueVal);
8682           SI.setOperand(2, FalseVal);
8683           Changed = true;
8684         }
8685         break;
8686       }
8687       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8688       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8689         // X > MAX ? T : F  -->  F
8690         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8691           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8692         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8693         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8694         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8695             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8696           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8697           CmpRHS = AdjustedRHS;
8698           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8699           ICI->setPredicate(Pred);
8700           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8701           SI.setOperand(1, TrueVal);
8702           SI.setOperand(2, FalseVal);
8703           Changed = true;
8704         }
8705         break;
8706       }
8707       }
8708
8709       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8710       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8711       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8712       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) &&
8713           match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8714         Pred = ICI->getPredicate();
8715       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8716                match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8717         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8718       
8719       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8720         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8721         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8722         // cast to integer to avoid the comparison.
8723         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8724     
8725         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8726         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8727         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8728             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8729           Value *In = ICI->getOperand(0);
8730           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8731                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8732           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8733                                                           In->getName()+".lobit"),
8734                                    *ICI);
8735           if (In->getType() != SI.getType())
8736             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8737                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8738     
8739           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8740             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8741                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8742     
8743           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8744         }
8745       }
8746     }
8747
8748   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8749     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8750     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8751       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8752     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8753     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8754       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8755     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8756
8757   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8758     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8759     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8760       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8761     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8762     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8763       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8764     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8765   }
8766
8767   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8768
8769   return Changed ? &SI : 0;
8770 }
8771
8772 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8773   Value *CondVal = SI.getCondition();
8774   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8775   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8776
8777   // select true, X, Y  -> X
8778   // select false, X, Y -> Y
8779   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8780     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8781
8782   // select C, X, X -> X
8783   if (TrueVal == FalseVal)
8784     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8785
8786   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8787     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8788   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8789     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8790   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8791     if (isa<Constant>(TrueVal))
8792       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8793     else
8794       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8795   }
8796
8797   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8798     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8799       if (C->getZExtValue()) {
8800         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8801         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8802       } else {
8803         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8804         Value *NotCond =
8805           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8806                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8807         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8808       }
8809     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8810       if (C->getZExtValue() == false) {
8811         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8812         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8813       } else {
8814         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8815         Value *NotCond =
8816           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8817                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8818         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8819       }
8820     }
8821     
8822     // select a, b, a  -> a&b
8823     // select a, a, b  -> a|b
8824     if (CondVal == TrueVal)
8825       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8826     else if (CondVal == FalseVal)
8827       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8828   }
8829
8830   // Selecting between two integer constants?
8831   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8832     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8833       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8834       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8835         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8836       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8837         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8838         Value *NotCond =
8839           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8840                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8841         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8842       }
8843
8844       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8845
8846         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8847         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8848           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8849             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8850               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8851               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8852               Value *X = IC->getOperand(0);
8853               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8854               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8855               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8856                                                         ShAmt, "ones");
8857               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8858
8859               // Then cast to the appropriate width.
8860               return CastInst::CreateIntegerCast(SRA, SI.getType(), true);
8861             }
8862           }
8863
8864
8865         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8866         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8867         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8868         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8869         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8870           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8871               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8872             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8873               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8874                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8875                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8876                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8877                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8878                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8879                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8880                 // true or false val is the zero.
8881                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8882                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8883                 Value *V = ICA;
8884                 if (ShouldNotVal)
8885                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8886                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8887                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8888               }
8889       }
8890     }
8891
8892   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8893   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8894     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8895       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8896       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8897         // This is not safe in general for floating point:  
8898         // consider X== -0, Y== +0.
8899         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8900         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8901         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8902               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8903             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8904              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8905         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8906       }
8907       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8908       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8909         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8910       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8911
8912     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8913       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8914       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8915         // This is not safe in general for floating point:  
8916         // consider X== -0, Y== +0.
8917         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8918         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8919         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8920               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8921             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8922              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8923           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8924       }
8925       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8926       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8927         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8928       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8929     }
8930     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8931   }
8932
8933   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8934   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8935     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8936       return Result;
8937
8938   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8939     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8940       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8941         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8942
8943         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8944         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8945           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8946             return IV;
8947
8948         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8949         // even legal for FP.
8950         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8951             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8952           AddOp = FI; SubOp = TI;
8953         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8954                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8955           AddOp = TI; SubOp = FI;
8956         }
8957
8958         if (AddOp) {
8959           Value *OtherAddOp = 0;
8960           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8961             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8962           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8963             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8964           }
8965
8966           if (OtherAddOp) {
8967             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8968             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8969             Value *NegVal;  // Compute -Z
8970             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8971               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8972             } else {
8973               NegVal = InsertNewInstBefore(
8974                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8975             }
8976
8977             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8978             Value *NewFalseOp = NegVal;
8979             if (AddOp != TI)
8980               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8981             Instruction *NewSel =
8982               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8983                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8984
8985             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8986             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8987           }
8988         }
8989       }
8990
8991   // See if we can fold the select into one of our operands.
8992   if (SI.getType()->isInteger()) {
8993     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8994     // transformation we are doing here.
8995     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8996       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8997           !isa<Constant>(FalseVal))
8998         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8999           unsigned OpToFold = 0;
9000           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9001             OpToFold = 1;
9002           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9003             OpToFold = 2;
9004           }
9005
9006           if (OpToFold) {
9007             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
9008             Instruction *NewSel =
9009               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
9010                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
9011             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9012             NewSel->takeName(TVI);
9013             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9014               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9015             else {
9016               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9017             }
9018           }
9019         }
9020
9021     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9022       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9023           !isa<Constant>(TrueVal))
9024         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9025           unsigned OpToFold = 0;
9026           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9027             OpToFold = 1;
9028           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9029             OpToFold = 2;
9030           }
9031
9032           if (OpToFold) {
9033             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
9034             Instruction *NewSel =
9035               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
9036                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
9037             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9038             NewSel->takeName(FVI);
9039             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9040               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9041             else
9042               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9043           }
9044         }
9045   }
9046
9047   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9048     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9049     SI.setOperand(1, FalseVal);
9050     SI.setOperand(2, TrueVal);
9051     return &SI;
9052   }
9053
9054   return 0;
9055 }
9056
9057 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9058 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9059 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9060 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9061 /// their preferred alignment from the beginning.
9062 ///
9063 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9064                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9065
9066   User *U = dyn_cast<User>(V);
9067   if (!U) return Align;
9068
9069   switch (getOpcode(U)) {
9070   default: break;
9071   case Instruction::BitCast:
9072     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9073   case Instruction::GetElementPtr: {
9074     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9075     bool AllZeroOperands = true;
9076     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9077       if (!isa<Constant>(*i) ||
9078           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9079         AllZeroOperands = false;
9080         break;
9081       }
9082
9083     if (AllZeroOperands) {
9084       // Treat this like a bitcast.
9085       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9086     }
9087     break;
9088   }
9089   }
9090
9091   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9092     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9093     // of the global.
9094     if (!GV->isDeclaration()) {
9095       GV->setAlignment(PrefAlign);
9096       Align = PrefAlign;
9097     }
9098   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9099     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9100     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9101     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9102       AI->setAlignment(PrefAlign);
9103       Align = PrefAlign;
9104     }
9105   }
9106
9107   return Align;
9108 }
9109
9110 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9111 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9112 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9113 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9114 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9115                                                   unsigned PrefAlign) {
9116   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9117                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9118   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9119   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9120   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9121   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9122   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9123
9124   if (PrefAlign > Align)
9125     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9126   
9127     // We don't need to make any adjustment.
9128   return Align;
9129 }
9130
9131 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9132   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9133   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9134   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9135   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9136
9137   if (CopyAlign < MinAlign) {
9138     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9139     return MI;
9140   }
9141   
9142   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9143   // load/store.
9144   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9145   if (MemOpLength == 0) return 0;
9146   
9147   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9148   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9149   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9150   // case.
9151   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9152   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9153   
9154   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9155     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9156   
9157   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9158   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9159   
9160   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9161   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9162   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9163   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9164   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9165   // integer datatype.
9166   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9167     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9168     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9169       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9170       // down through these levels if so.
9171       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9172         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9173           if (STy->getNumElements() == 1)
9174             SrcETy = STy->getElementType(0);
9175           else
9176             break;
9177         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9178           if (ATy->getNumElements() == 1)
9179             SrcETy = ATy->getElementType();
9180           else
9181             break;
9182         } else
9183           break;
9184       }
9185       
9186       if (SrcETy->isSingleValueType())
9187         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9188     }
9189   }
9190   
9191   
9192   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9193   // infer, use it.
9194   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9195   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9196   
9197   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9198   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9199   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9200   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9201   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9202
9203   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9204   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9205   return MI;
9206 }
9207
9208 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9209   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9210   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9211     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9212     return MI;
9213   }
9214   
9215   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9216   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9217   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9218   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9219     return 0;
9220   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9221   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9222   
9223   // If the length is zero, this is a no-op
9224   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9225   
9226   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9227   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9228     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9229     
9230     Value *Dest = MI->getDest();
9231     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9232
9233     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9234     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9235     
9236     // Extract the fill value and store.
9237     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9238     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9239                                       Alignment), *MI);
9240     
9241     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9242     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9243     return MI;
9244   }
9245
9246   return 0;
9247 }
9248
9249
9250 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9251 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9252 /// the heavy lifting.
9253 ///
9254 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9255   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9256   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9257   
9258   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9259   // visitCallSite.
9260   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9261     bool Changed = false;
9262
9263     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9264     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9265       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9266
9267       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9268         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9269           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9270           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9271           // alignment is sufficient.
9272         }
9273     }
9274
9275     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9276     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9277     // into a call to memcpy.
9278     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9279       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9280         if (GVSrc->isConstant()) {
9281           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9282           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9283           const Type *Tys[1];
9284           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9285           CI.setOperand(0, 
9286                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9287           Changed = true;
9288         }
9289
9290       // memmove(x,x,size) -> noop.
9291       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9292         return EraseInstFromFunction(CI);
9293     }
9294
9295     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9296     // set, update the alignment.
9297     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9298       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9299         return I;
9300     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9301       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9302         return I;
9303     }
9304           
9305     if (Changed) return II;
9306   }
9307   
9308   switch (II->getIntrinsicID()) {
9309   default: break;
9310   case Intrinsic::bswap:
9311     // bswap(bswap(x)) -> x
9312     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9313       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9314         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9315     break;
9316   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9317   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9318   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9319   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9320   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9321     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9322     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9323     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9324       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9325                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9326                                        CI);
9327       return new LoadInst(Ptr);
9328     }
9329     break;
9330   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9331   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9332     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9333     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9334       const Type *OpPtrTy = 
9335         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9336       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9337       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9338     }
9339     break;
9340   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9341   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9342   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9343     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9344     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9345       const Type *OpPtrTy = 
9346         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9347       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9348       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9349     }
9350     break;
9351     
9352   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9353     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9354     // we can simplify the input based on that, do so now.
9355     uint64_t UndefElts;
9356     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9357                                               UndefElts)) {
9358       II->setOperand(1, V);
9359       return II;
9360     }
9361     break;
9362   }
9363     
9364   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9365     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9366     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9367       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9368       
9369       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9370       bool AllEltsOk = true;
9371       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9372         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9373             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9374           AllEltsOk = false;
9375           break;
9376         }
9377       }
9378       
9379       if (AllEltsOk) {
9380         // Cast the input vectors to byte vectors.
9381         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9382         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9383         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9384         
9385         // Only extract each element once.
9386         Value *ExtractedElts[32];
9387         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9388         
9389         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9390           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9391             continue;
9392           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9393           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9394           
9395           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9396             Instruction *Elt = 
9397               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9398             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9399             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9400           }
9401         
9402           // Insert this value into the result vector.
9403           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9404                                              i, "tmp");
9405           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9406         }
9407         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9408       }
9409     }
9410     break;
9411
9412   case Intrinsic::stackrestore: {
9413     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9414     // happen when variable allocas are DCE'd.
9415     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9416       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9417         BasicBlock::iterator BI = SS;
9418         if (&*++BI == II)
9419           return EraseInstFromFunction(CI);
9420       }
9421     }
9422     
9423     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9424     // same block without an intervening call/alloca.
9425     BasicBlock::iterator BI = II;
9426     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9427     bool CannotRemove = false;
9428     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9429       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9430         CannotRemove = true;
9431         break;
9432       }
9433       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9434         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9435           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9436           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9437             return EraseInstFromFunction(CI);
9438           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9439         } else {
9440           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9441           // restore.
9442           CannotRemove = true;
9443           break;
9444         }
9445       }
9446     }
9447     
9448     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9449     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9450     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9451       return EraseInstFromFunction(CI);
9452     break;
9453   }
9454   }
9455
9456   return visitCallSite(II);
9457 }
9458
9459 // InvokeInst simplification
9460 //
9461 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9462   return visitCallSite(&II);
9463 }
9464
9465 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9466 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9467 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9468                                          const CastInst * const CI,
9469                                          const TargetData * const TD,
9470                                          const int ix) {
9471   if (!CI->isLosslessCast())
9472     return false;
9473
9474   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9475   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9476   // passed explicitly we could avoid this check.
9477   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9478     return true;
9479
9480   const Type* SrcTy = 
9481             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9482   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9483   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9484     return false;
9485   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9486     return false;
9487   return true;
9488 }
9489
9490 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9491 //
9492 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9493   bool Changed = false;
9494
9495   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9496   // to the arguments of the call/invoke.
9497   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9498
9499   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9500
9501   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9502     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9503       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9504       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9505       // be unreachable, as the call is undefined.
9506       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9507                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9508                                     OldCall);
9509       if (!OldCall->use_empty())
9510         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9511       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9512         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9513       return 0;
9514     }
9515
9516   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9517     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9518     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9519     // that we can't modify the CFG here.
9520     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9521                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9522                   CS.getInstruction());
9523
9524     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9525       CS.getInstruction()->
9526         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9527
9528     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9529       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9530       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9531                          ConstantInt::getTrue(), II);
9532     }
9533     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9534   }
9535
9536   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9537     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9538       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9539         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9540
9541   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9542   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9543   if (FTy->isVarArg()) {
9544     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9545     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9546     // the call.
9547     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9548            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9549       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9550       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9551         *I = CI->getOperand(0);
9552         Changed = true;
9553       }
9554     }
9555   }
9556
9557   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9558     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9559     CS.setDoesNotThrow();
9560     Changed = true;
9561   }
9562
9563   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9564 }
9565
9566 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9567 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9568 //
9569 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9570   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9571   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9572   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9573       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9574     return false;
9575   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9576   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9577   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9578
9579   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9580   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9581   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9582   //
9583   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9584   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9585   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9586
9587   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9588     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9589
9590   // Check to see if we are changing the return type...
9591   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9592     if (Callee->isDeclaration() &&
9593         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9594         // a pointer to an integer of the same size.
9595         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9596           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9597       return false;   // Cannot transform this return value.
9598
9599     if (!Caller->use_empty() &&
9600         // void -> non-void is handled specially
9601         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9602       return false;   // Cannot transform this return value.
9603
9604     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9605       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9606       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9607         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9608     }
9609
9610     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9611     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9612     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9613     // the critical edge).  Bail out in this case.
9614     if (!Caller->use_empty())
9615       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9616         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9617              UI != E; ++UI)
9618           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9619             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9620                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9621               return false;
9622   }
9623
9624   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9625   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9626
9627   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9628   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9629     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9630     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9631
9632     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9633       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9634
9635     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9636         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9637       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9638
9639     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9640     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9641     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9642       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9643        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9644     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9645   }
9646
9647   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9648       Callee->isDeclaration())
9649     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9650
9651   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9652       !CallerPAL.isEmpty())
9653     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9654     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9655     // that are compatible with being a vararg call argument.
9656     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9657       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9658         break;
9659       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9660       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9661         return false;
9662     }
9663
9664   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9665   // inserting cast instructions as necessary...
9666   std::vector<Value*> Args;
9667   Args.reserve(NumActualArgs);
9668   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9669   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9670
9671   // Get any return attributes.
9672   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9673
9674   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9675   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9676   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9677
9678   // Add the new return attributes.
9679   if (RAttrs)
9680     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9681
9682   AI = CS.arg_begin();
9683   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9684     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9685     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9686       Args.push_back(*AI);
9687     } else {
9688       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9689           false, ParamTy, false);
9690       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9691       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9692     }
9693
9694     // Add any parameter attributes.
9695     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9696       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9697   }
9698
9699   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9700   // now...
9701   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9702     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9703
9704   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9705   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9706     if (!FT->isVarArg()) {
9707       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9708            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9709     } else {
9710       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9711       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9712         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9713         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9714           // Must promote to pass through va_arg area!
9715           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9716                                                                 PTy, false);
9717           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9718           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9719           Args.push_back(Cast);
9720         } else {
9721           Args.push_back(*AI);
9722         }
9723
9724         // Add any parameter attributes.
9725         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9726           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9727       }
9728     }
9729   }
9730
9731   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9732     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9733
9734   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9735     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9736
9737   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9738
9739   Instruction *NC;
9740   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9741     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9742                             Args.begin(), Args.end(),
9743                             Caller->getName(), Caller);
9744     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9745     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9746   } else {
9747     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9748                           Caller->getName(), Caller);
9749     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9750     if (CI->isTailCall())
9751       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9752     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9753     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9754   }
9755
9756   // Insert a cast of the return type as necessary.
9757   Value *NV = NC;
9758   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9759     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9760       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9761                                                             OldRetTy, false);
9762       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9763
9764       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9765       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9766       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9767         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9768         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9769       } else {
9770         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9771         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9772       }
9773       AddUsersToWorkList(*Caller);
9774     } else {
9775       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9776     }
9777   }
9778
9779   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9780     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9781   Caller->eraseFromParent();
9782   RemoveFromWorkList(Caller);
9783   return true;
9784 }
9785
9786 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9787 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9788 //
9789 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9790   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9791   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9792   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9793   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9794
9795   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9796   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9797   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9798     return 0;
9799
9800   IntrinsicInst *Tramp =
9801     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9802
9803   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9804   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9805   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9806
9807   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9808   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9809     unsigned NestIdx = 1;
9810     const Type *NestTy = 0;
9811     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9812
9813     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9814     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9815          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9816       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9817         // Record the parameter type and any other attributes.
9818         NestTy = *I;
9819         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9820         break;
9821       }
9822
9823     if (NestTy) {
9824       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9825       std::vector<Value*> NewArgs;
9826       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9827
9828       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9829       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9830
9831       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9832       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9833
9834       // Add any result attributes.
9835       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9836         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9837
9838       {
9839         unsigned Idx = 1;
9840         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9841         do {
9842           if (Idx == NestIdx) {
9843             // Add the chain argument and attributes.
9844             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9845             if (NestVal->getType() != NestTy)
9846               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9847             NewArgs.push_back(NestVal);
9848             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9849           }
9850
9851           if (I == E)
9852             break;
9853
9854           // Add the original argument and attributes.
9855           NewArgs.push_back(*I);
9856           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9857             NewAttrs.push_back
9858               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9859
9860           ++Idx, ++I;
9861         } while (1);
9862       }
9863
9864       // Add any function attributes.
9865       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9866         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9867
9868       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9869       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9870       // with the chain parameter inserted.
9871
9872       std::vector<const Type*> NewTypes;
9873       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9874
9875       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9876       // mean appending it.
9877       {
9878         unsigned Idx = 1;
9879         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9880           E = FTy->param_end();
9881
9882         do {
9883           if (Idx == NestIdx)
9884             // Add the chain's type.
9885             NewTypes.push_back(NestTy);
9886
9887           if (I == E)
9888             break;
9889
9890           // Add the original type.
9891           NewTypes.push_back(*I);
9892
9893           ++Idx, ++I;
9894         } while (1);
9895       }
9896
9897       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9898       // code sort out any function type mismatches.
9899       FunctionType *NewFTy =
9900         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9901       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9902         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9903       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9904
9905       Instruction *NewCaller;
9906       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9907         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9908                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9909                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9910                                        Caller->getName(), Caller);
9911         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9912         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9913       } else {
9914         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9915                                      Caller->getName(), Caller);
9916         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9917           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9918         cast<CallInst>(NewCaller)->
9919           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9920         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9921       }
9922       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9923         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9924       Caller->eraseFromParent();
9925       RemoveFromWorkList(Caller);
9926       return 0;
9927     }
9928   }
9929
9930   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9931   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9932   // code sort out any function type mismatches.
9933   Constant *NewCallee =
9934     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9935   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9936   return CS.getInstruction();
9937 }
9938
9939 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9940 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9941 /// and a single binop.
9942 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9943   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9944   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
9945   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9946   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9947   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9948     
9949   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9950   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9951   
9952   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9953   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9954   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9955     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9956     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9957         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9958         // types or GEP's with different index types.
9959         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9960         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9961       return 0;
9962
9963     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9964     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9965       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9966           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9967         return 0;
9968     
9969     // Keep track of which operand needs a phi node.
9970     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9971     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9972   }
9973   
9974   // Otherwise, this is safe to transform!
9975   
9976   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9977   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9978   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9979   if (LHSVal == 0) {
9980     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9981                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9982     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9983     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9984     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9985     LHSVal = NewLHS;
9986   }
9987   
9988   if (RHSVal == 0) {
9989     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9990                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9991     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9992     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9993     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9994     RHSVal = NewRHS;
9995   }
9996   
9997   // Add all operands to the new PHIs.
9998   if (NewLHS || NewRHS) {
9999     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10000       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10001       if (NewLHS) {
10002         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10003         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10004       }
10005       if (NewRHS) {
10006         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10007         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10008       }
10009     }
10010   }
10011     
10012   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10013     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10014   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10015   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal,
10016                          RHSVal);
10017 }
10018
10019 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10020   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10021   
10022   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10023                                         FirstInst->op_end());
10024   
10025   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10026   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10027   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10028     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10029     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10030       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10031       return 0;
10032
10033     // Compare the operand lists.
10034     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10035       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10036         continue;
10037       
10038       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10039       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10040       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10041       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10042       // for struct indices, which must always be constant.
10043       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10044           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10045         return 0;
10046       
10047       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10048         return 0;
10049       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10050     }
10051   }
10052   
10053   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10054   // that is variable.
10055   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10056   
10057   bool HasAnyPHIs = false;
10058   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10059     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10060     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10061     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10062                                      FirstOp->getName()+".pn");
10063     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10064     
10065     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10066     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10067     OperandPhis[i] = NewPN;
10068     FixedOperands[i] = NewPN;
10069     HasAnyPHIs = true;
10070   }
10071
10072   
10073   // Add all operands to the new PHIs.
10074   if (HasAnyPHIs) {
10075     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10076       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10077       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10078       
10079       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10080         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10081           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10082     }
10083   }
10084   
10085   Value *Base = FixedOperands[0];
10086   return GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10087                                    FixedOperands.end());
10088 }
10089
10090
10091 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
10092 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
10093 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
10094 /// block it is in.
10095 ///
10096 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10097 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10098 /// to a register.
10099 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
10100   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10101   
10102   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10103     if (BBI->mayWriteToMemory())
10104       return false;
10105   
10106   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10107   // profitable to do this xform.
10108   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10109     bool isAddressTaken = false;
10110     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10111          UI != E; ++UI) {
10112       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10113       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10114         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10115         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10116       }
10117       isAddressTaken = true;
10118       break;
10119     }
10120     
10121     if (!isAddressTaken)
10122       return false;
10123   }
10124   
10125   return true;
10126 }
10127
10128
10129 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10130 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10131 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10132 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10133   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10134
10135   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10136   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10137   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10138   // code size and simplifying code.
10139   Constant *ConstantOp = 0;
10140   const Type *CastSrcTy = 0;
10141   bool isVolatile = false;
10142   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10143     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10144   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10145     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10146     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10147     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10148     if (ConstantOp == 0)
10149       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10150   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10151     isVolatile = LI->isVolatile();
10152     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10153     // load and the PHI.
10154     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10155         !isSafeToSinkLoad(LI))
10156       return 0;
10157     
10158     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10159     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10160     // the path through the other successor.
10161     if (isVolatile &&
10162         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10163       return 0;
10164     
10165   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10166     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10167   } else {
10168     return 0;  // Cannot fold this operation.
10169   }
10170
10171   // Check to see if all arguments are the same operation.
10172   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10173     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10174     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10175     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10176       return 0;
10177     if (CastSrcTy) {
10178       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10179         return 0;  // Cast operation must match.
10180     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10181       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10182       // the load and the PHI.
10183       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10184           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10185           !isSafeToSinkLoad(LI))
10186         return 0;
10187       
10188       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10189       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10190       // the path through the other successor.
10191       if (isVolatile &&
10192           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10193         return 0;
10194
10195       
10196     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10197       return 0;
10198     }
10199   }
10200
10201   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10202   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10203   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10204                                    PN.getName()+".in");
10205   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10206
10207   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10208   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10209
10210   // Add all operands to the new PHI.
10211   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10212     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10213     if (NewInVal != InVal)
10214       InVal = 0;
10215     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10216   }
10217
10218   Value *PhiVal;
10219   if (InVal) {
10220     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10221     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10222     PhiVal = InVal;
10223     delete NewPN;
10224   } else {
10225     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10226     PhiVal = NewPN;
10227   }
10228
10229   // Insert and return the new operation.
10230   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10231     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10232   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10233     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10234   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10235     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10236                            PhiVal, ConstantOp);
10237   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10238   
10239   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10240   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10241   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10242   if (isVolatile)
10243     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10244       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10245   
10246   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10247 }
10248
10249 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10250 /// that is dead.
10251 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10252                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10253   if (PN->use_empty()) return true;
10254   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10255
10256   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10257   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10258     return true;
10259   
10260   // Don't scan crazily complex things.
10261   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10262     return false;
10263
10264   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10265     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10266
10267   return false;
10268 }
10269
10270 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10271 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10272 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10273 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10274                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10275   // See if we already saw this PHI node.
10276   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10277     return true;
10278   
10279   // Don't scan crazily complex things.
10280   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10281     return false;
10282  
10283   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10284   // the value.
10285   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10286     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10287     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10288       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10289         return false;
10290     } else if (Op != NonPhiInVal)
10291       return false;
10292   }
10293   
10294   return true;
10295 }
10296
10297
10298 // PHINode simplification
10299 //
10300 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10301   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10302   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10303   
10304   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10305     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10306
10307   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10308   // reducing code size.
10309   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10310       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10311       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10312       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10313       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10314       // than themselves more than once.
10315       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10316     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10317       return Result;
10318
10319   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10320   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10321   // PHI)... break the cycle.
10322   if (PN.hasOneUse()) {
10323     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10324     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10325       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10326       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10327       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10328         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10329     }
10330    
10331     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10332     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10333     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10334     // common case here is good because the only other things that catch this
10335     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10336     // late.
10337     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10338         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10339         PHIUser->use_back() == &PN) {
10340       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10341     }
10342   }
10343
10344   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10345   // same value, for example:
10346   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10347   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10348   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10349   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10350   {
10351     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10352     // Scan for the first non-phi operand.
10353     while (InValNo != NumOperandVals && 
10354            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10355       ++InValNo;
10356
10357     if (InValNo != NumOperandVals) {
10358       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10359       
10360       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10361       // there is no need to recursively scan other phis.
10362       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10363         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10364         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10365           break;
10366       }
10367       
10368       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10369       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10370       // the value.
10371       if (InValNo == NumOperandVals) {
10372         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10373         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10374           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10375       }
10376     }
10377   }
10378   return 0;
10379 }
10380
10381 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10382                                    Instruction *InsertPoint,
10383                                    InstCombiner *IC) {
10384   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10385   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10386   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10387   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10388   // used for address computation.
10389   Instruction::CastOps opcode = 
10390      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10391       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10392   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10393 }
10394
10395
10396 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10397   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10398   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10399   // If so, eliminate the noop.
10400   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10401     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10402
10403   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10404     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10405
10406   bool HasZeroPointerIndex = false;
10407   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10408     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10409
10410   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10411     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10412
10413   // Eliminate unneeded casts for indices.
10414   bool MadeChange = false;
10415   
10416   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10417   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10418        i != e; ++i, ++GTI) {
10419     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10420       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10421         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10422             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10423           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10424           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10425           // is a 32-bit pointer target.
10426           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10427             MadeChange = true;
10428             *i = CI->getOperand(0);
10429           }
10430         }
10431       }
10432       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10433       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10434       // If the incoming value needs a cast instruction,
10435       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10436       // obvious.
10437       Value *Op = *i;
10438       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10439         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10440           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10441           MadeChange = true;
10442         } else {
10443           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10444                                 GEP);
10445           *i = Op;
10446           MadeChange = true;
10447         }
10448       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10449         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10450           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10451           MadeChange = true;
10452         } else {
10453           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10454                                 GEP);
10455           *i = Op;
10456           MadeChange = true;
10457         }
10458       }
10459     }
10460   }
10461   if (MadeChange) return &GEP;
10462
10463   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10464   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10465   // real input to the dest type.
10466   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10467     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10468       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10469       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10470       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10471         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10472         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10473           if (I != BCI) {
10474             I->takeName(BCI);
10475             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10476             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10477           }
10478           return &GEP;
10479         }
10480       }
10481       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10482     }
10483   }
10484   
10485   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10486   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10487   // getelementptr instructions into a single instruction.
10488   //
10489   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10490   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10491     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10492
10493   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10494     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10495     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10496     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10497     //
10498     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10499         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10500       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10501
10502     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10503
10504     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10505     bool EndsWithSequential = false;
10506     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10507            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10508       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10509
10510     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10511     if (EndsWithSequential) {
10512       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10513       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10514       //
10515       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10516       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10517         Sum = GO1;
10518       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10519         Sum = SO1;
10520       } else {
10521         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10522         // target's pointer size.
10523         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10524           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10525             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10526           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10527             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10528           } else {
10529             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10530             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10531               // Convert GO1 to SO1's type.
10532               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10533
10534             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10535               // Convert SO1 to GO1's type.
10536               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10537             } else {
10538               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10539               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10540               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10541             }
10542           }
10543         }
10544         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10545           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10546         else {
10547           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10548           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10549         }
10550       }
10551
10552       // Recycle the GEP we already have if possible.
10553       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10554         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10555         GEP.setOperand(1, Sum);
10556         return &GEP;
10557       } else {
10558         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10559                        SrcGEPOperands.end()-1);
10560         Indices.push_back(Sum);
10561         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10562       }
10563     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10564                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10565                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10566       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10567       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10568                      SrcGEPOperands.end());
10569       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10570     }
10571
10572     if (!Indices.empty())
10573       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10574                                        Indices.end(), GEP.getName());
10575
10576   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10577     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10578     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10579
10580     // Scan for nonconstants...
10581     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10582     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10583     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10584       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10585
10586     if (I == E) {  // If they are all constants...
10587       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10588                                                     &Indices[0],Indices.size());
10589
10590       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10591       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10592     }
10593   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10594     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10595       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10596     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10597       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10598       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10599       //
10600       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10601       //
10602       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10603       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10604       if (const ArrayType *XATy =
10605           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10606         if (const ArrayType *CATy =
10607             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10608           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10609             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10610             // to an array of the same type as the destination pointer
10611             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10612             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10613             GEP.setOperand(0, X);
10614             return &GEP;
10615           }
10616     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10617       // Transform things like:
10618       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10619       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10620       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10621       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10622       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10623           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10624           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10625         Value *Idx[2];
10626         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10627         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10628         Value *V = InsertNewInstBefore(
10629                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10630         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10631         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10632       }
10633       
10634       // Transform things like:
10635       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10636       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10637       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10638       
10639       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10640         uint64_t ArrayEltSize =
10641             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10642         
10643         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10644         // allow either a mul, shift, or constant here.
10645         Value *NewIdx = 0;
10646         ConstantInt *Scale = 0;
10647         if (ArrayEltSize == 1) {
10648           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10649           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10650         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10651           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10652           Scale = CI;
10653         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10654           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10655               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10656             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10657             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10658             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10659             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10660           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10661                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10662             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10663             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10664           }
10665         }
10666         
10667         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10668         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10669         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10670         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10671         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10672             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10673           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10674                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10675           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10676             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10677                                                        false /*ZExt*/);
10678             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10679             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10680           }
10681
10682           // Insert the new GEP instruction.
10683           Value *Idx[2];
10684           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10685           Idx[1] = NewIdx;
10686           Instruction *NewGEP =
10687             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10688           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10689           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10690           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10691         }
10692       }
10693     }
10694   }
10695
10696   return 0;
10697 }
10698
10699 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10700   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10701   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10702     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10703       const Type *NewTy = 
10704         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10705       AllocationInst *New = 0;
10706
10707       // Create and insert the replacement instruction...
10708       if (isa<MallocInst>(AI))
10709         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10710       else {
10711         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10712         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10713       }
10714
10715       InsertNewInstBefore(New, AI);
10716
10717       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10718       // allocas if possible...
10719       //
10720       BasicBlock::iterator It = New;
10721       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10722
10723       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10724       // insert our getelementptr instruction...
10725       //
10726       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10727       Value *Idx[2];
10728       Idx[0] = NullIdx;
10729       Idx[1] = NullIdx;
10730       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10731                                            New->getName()+".sub", It);
10732
10733       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10734       // allocation.
10735       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10736     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10737       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10738     }
10739   }
10740
10741   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10742   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10743   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10744   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10745       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10746     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10747
10748   return 0;
10749 }
10750
10751 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10752   Value *Op = FI.getOperand(0);
10753
10754   // free undef -> unreachable.
10755   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10756     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10757     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10758                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10759     return EraseInstFromFunction(FI);
10760   }
10761   
10762   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10763   // when lots of inlining happens.
10764   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10765     return EraseInstFromFunction(FI);
10766   
10767   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10768   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10769     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10770     return &FI;
10771   }
10772   
10773   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10774   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10775     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10776       AddToWorkList(GEPI);
10777       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10778       return &FI;
10779     }
10780   }
10781   
10782   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10783   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10784     if (MI->hasOneUse()) {
10785       EraseInstFromFunction(FI);
10786       return EraseInstFromFunction(*MI);
10787     }
10788
10789   return 0;
10790 }
10791
10792
10793 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10794 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10795                                         const TargetData *TD) {
10796   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10797   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10798
10799   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10800     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10801     // directly if string length is small enough.
10802     std::string Str;
10803     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10804       unsigned len = Str.length();
10805       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10806       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10807       // Replace LI with immediate integer store.
10808       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10809         APInt StrVal(numBits, 0);
10810         APInt SingleChar(numBits, 0);
10811         if (TD->isLittleEndian()) {
10812           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10813             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10814             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10815           }
10816         } else {
10817           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10818             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10819             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10820           }
10821           // Append NULL at the end.
10822           SingleChar = 0;
10823           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10824         }
10825         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10826         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10827       }
10828     }
10829   }
10830
10831   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10832   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10833     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10834
10835     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10836          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10837       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10838       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10839       // constants.
10840       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10841         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10842           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10843             Value *Idxs[2];
10844             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10845             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10846             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10847             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10848           }
10849
10850       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10851             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10852           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10853           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10854           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10855           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10856                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10857
10858         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10859         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10860         // the result of the loaded value.
10861         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10862                                                              CI->getName(),
10863                                                          LI.isVolatile()),LI);
10864         // Now cast the result of the load.
10865         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10866       }
10867     }
10868   }
10869   return 0;
10870 }
10871
10872 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10873 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10874 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10875 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10876 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10877   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10878   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10879
10880   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10881   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10882     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10883     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10884
10885   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10886   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10887   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10888   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10889   // the load entirely).
10890   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10891
10892   while (BBI != E) {
10893     --BBI;
10894
10895     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10896     // marked invalid.
10897     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10898       return false;
10899     
10900     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10901       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10902     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10903       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10904     }
10905
10906   }
10907   return false;
10908 }
10909
10910 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10911   Value *Op = LI.getOperand(0);
10912
10913   // Attempt to improve the alignment.
10914   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10915   if (KnownAlign >
10916       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10917                                 LI.getAlignment()))
10918     LI.setAlignment(KnownAlign);
10919
10920   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10921   if (isa<CastInst>(Op))
10922     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10923       return Res;
10924
10925   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10926   if (LI.isVolatile()) return 0;
10927   
10928   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10929   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10930   // separated by a few arithmetic operations.
10931   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10932   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
10933     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
10934
10935   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10936     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10937     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10938     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10939         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10940       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10941       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10942       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10943       // CFG.
10944       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10945                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10946       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10947     }
10948   } 
10949
10950   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10951     // load null/undef -> undef
10952     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10953     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10954         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10955       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10956       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10957       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10958       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10959                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10960       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10961     }
10962
10963     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10964     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10965       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10966         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10967
10968     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10969     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10970       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10971         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10972           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10973             if (Constant *V = 
10974                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10975               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10976         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10977           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10978           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10979           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10980           // CFG.
10981           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10982                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10983           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10984         }
10985
10986       } else if (CE->isCast()) {
10987         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10988           return Res;
10989       }
10990     }
10991   }
10992     
10993   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10994   // is all undef or zero, we know what it loads.
10995   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10996     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10997       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10998         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10999       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
11000         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11001     }
11002   }
11003
11004   if (Op->hasOneUse()) {
11005     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11006     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11007     // exposes redundancy in the code.
11008     //
11009     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11010     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11011     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11012     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11013     // unconditionally.
11014     //
11015     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11016       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11017       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11018           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11019         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
11020                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
11021         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
11022                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
11023         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11024       }
11025
11026       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11027       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11028         if (C->isNullValue()) {
11029           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11030           return &LI;
11031         }
11032
11033       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11034       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11035         if (C->isNullValue()) {
11036           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11037           return &LI;
11038         }
11039     }
11040   }
11041   return 0;
11042 }
11043
11044 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11045 /// when possible.
11046 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11047   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11048   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11049
11050   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11051   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11052     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11053
11054     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
11055       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11056       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11057       // constants.
11058       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11059         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11060           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11061             Value* Idxs[2];
11062             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11063             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11064             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11065             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11066           }
11067
11068       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
11069           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11070                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11071
11072         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11073         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11074         // the store, cast the value to be stored.
11075         Value *NewCast;
11076         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11077         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11078         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11079         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11080         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11081           if (CastSrcTy->isInteger())
11082             opcode = Instruction::IntToPtr;
11083         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11084           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11085             opcode = Instruction::PtrToInt;
11086         }
11087         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
11088           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
11089         else
11090           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
11091             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
11092             SI);
11093         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11094       }
11095     }
11096   }
11097   return 0;
11098 }
11099
11100 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11101 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11102 /// value in code like this:
11103 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
11104 ///   store i32 0, i32* %t0
11105 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
11106 ///   %t2 = load i32* %t1
11107 ///
11108 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11109   // Test if the values are trivially equivalent.
11110   if (A == B) return true;
11111   
11112   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11113   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11114       isa<CastInst>(A) ||
11115       isa<PHINode>(A) ||
11116       isa<GetElementPtrInst>(A))
11117     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11118       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
11119         return true;
11120   
11121   // Otherwise they may not be equivalent.
11122   return false;
11123 }
11124
11125 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11126   Value *Val = SI.getOperand(0);
11127   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11128
11129   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11130     EraseInstFromFunction(SI);
11131     ++NumCombined;
11132     return 0;
11133   }
11134   
11135   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11136   // alloca dead.
11137   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
11138     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11139       EraseInstFromFunction(SI);
11140       ++NumCombined;
11141       return 0;
11142     }
11143     
11144     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11145       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11146           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11147         EraseInstFromFunction(SI);
11148         ++NumCombined;
11149         return 0;
11150       }
11151   }
11152
11153   // Attempt to improve the alignment.
11154   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11155   if (KnownAlign >
11156       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11157                                 SI.getAlignment()))
11158     SI.setAlignment(KnownAlign);
11159
11160   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11161   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11162   // situation often occurs with bitfield accesses.
11163   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11164   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11165        --ScanInsts) {
11166     --BBI;
11167     
11168     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11169       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11170       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11171                                                           SI.getOperand(1))) {
11172         ++NumDeadStore;
11173         ++BBI;
11174         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11175         continue;
11176       }
11177       break;
11178     }
11179     
11180     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11181     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11182     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11183     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11184       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11185           !SI.isVolatile()) {
11186         EraseInstFromFunction(SI);
11187         ++NumCombined;
11188         return 0;
11189       }
11190       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11191       // may not be dead.
11192       break;
11193     }
11194     
11195     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11196     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11197       break;
11198   }
11199   
11200   
11201   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11202
11203   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11204   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11205     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11206       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11207       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11208         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11209       ++NumCombined;
11210     }
11211     return 0;  // Do not modify these!
11212   }
11213
11214   // store undef, Ptr -> noop
11215   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11216     EraseInstFromFunction(SI);
11217     ++NumCombined;
11218     return 0;
11219   }
11220
11221   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11222   // source instead.
11223   if (isa<CastInst>(Ptr))
11224     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11225       return Res;
11226   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11227     if (CE->isCast())
11228       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11229         return Res;
11230
11231   
11232   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11233   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11234   BBI = &SI; ++BBI;
11235   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11236     if (BI->isUnconditional())
11237       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11238         return 0;  // xform done!
11239   
11240   return 0;
11241 }
11242
11243 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11244 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11245 /// into a phi node with a store in the successor.
11246 ///
11247 /// Simplify things like:
11248 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11249 /// into a phi node with a store in the successor.
11250 ///
11251 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11252   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11253   
11254   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11255   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11256   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11257   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11258   
11259   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11260   // the other predecessor.
11261   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11262   BasicBlock *OtherBB = 0;
11263   if (*PI != StoreBB)
11264     OtherBB = *PI;
11265   ++PI;
11266   if (PI == pred_end(DestBB))
11267     return false;
11268   
11269   if (*PI != StoreBB) {
11270     if (OtherBB)
11271       return false;
11272     OtherBB = *PI;
11273   }
11274   if (++PI != pred_end(DestBB))
11275     return false;
11276
11277   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11278   // for example, if SI is in an infinite loop)
11279   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11280     return false;
11281
11282   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11283   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11284   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11285   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11286     return false;
11287   
11288   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11289   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11290   StoreInst *OtherStore = 0;
11291   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11292     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11293     --BBI;
11294     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11295     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11296       return false;
11297   } else {
11298     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11299     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11300     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11301         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11302       return false;
11303     
11304     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11305     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11306     // lives in OtherBB.
11307     for (;; --BBI) {
11308       // Check to see if we find the matching store.
11309       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11310         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11311           return false;
11312         break;
11313       }
11314       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11315       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11316       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11317           BBI == OtherBB->begin())
11318         return false;
11319     }
11320     
11321     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11322     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11323     // StoreBB.
11324     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11325       // FIXME: This should really be AA driven.
11326       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11327         return false;
11328     }
11329   }
11330   
11331   // Insert a PHI node now if we need it.
11332   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11333   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11334     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11335     PN->reserveOperandSpace(2);
11336     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11337     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11338     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11339   }
11340   
11341   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11342   // insert it.
11343   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11344   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11345                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11346   
11347   // Nuke the old stores.
11348   EraseInstFromFunction(SI);
11349   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11350   ++NumCombined;
11351   return true;
11352 }
11353
11354
11355 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11356   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11357   Value *X = 0;
11358   BasicBlock *TrueDest;
11359   BasicBlock *FalseDest;
11360   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11361       !isa<Constant>(X)) {
11362     // Swap Destinations and condition...
11363     BI.setCondition(X);
11364     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11365     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11366     return &BI;
11367   }
11368
11369   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11370   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11371   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11372                              TrueDest, FalseDest)))
11373     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11374          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11375       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11376       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11377       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11378       NewSCC->takeName(I);
11379       // Swap Destinations and condition...
11380       BI.setCondition(NewSCC);
11381       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11382       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11383       RemoveFromWorkList(I);
11384       I->eraseFromParent();
11385       AddToWorkList(NewSCC);
11386       return &BI;
11387     }
11388
11389   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11390   ICmpInst::Predicate IPred;
11391   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11392                       TrueDest, FalseDest)))
11393     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11394          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11395          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11396       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11397       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11398       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11399       NewSCC->takeName(I);
11400       // Swap Destinations and condition...
11401       BI.setCondition(NewSCC);
11402       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11403       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11404       RemoveFromWorkList(I);
11405       I->eraseFromParent();;
11406       AddToWorkList(NewSCC);
11407       return &BI;
11408     }
11409
11410   return 0;
11411 }
11412
11413 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11414   Value *Cond = SI.getCondition();
11415   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11416     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11417       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11418         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11419         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11420           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11421                                                 AddRHS));
11422         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11423         AddToWorkList(I);
11424         return &SI;
11425       }
11426   }
11427   return 0;
11428 }
11429
11430 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11431   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11432
11433   if (!EV.hasIndices())
11434     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11435
11436   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11437     if (isa<UndefValue>(C))
11438       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11439       
11440     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11441       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11442
11443     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11444       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11445       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11446       if (EV.getNumIndices() > 1)
11447         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11448         // first index
11449         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11450       else
11451         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11452     }
11453     return 0; // Can't handle other constants
11454   } 
11455   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11456     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11457     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11458     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11459          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11460          exti != exte && insi != inse;
11461          ++exti, ++insi) {
11462       if (*insi != *exti)
11463         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11464         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11465         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11466         // operand of the insert. i.e., replace
11467         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11468         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11469         // with
11470         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11471         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11472                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11473     }
11474     if (exti == exte && insi == inse)
11475       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11476       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11477       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11478       // with "i32 42"
11479       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11480     if (exti == exte) {
11481       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11482       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11483       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11484       // with
11485       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11486       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11487       // by switching the order of the insert and extract (though the
11488       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11489       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11490         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11491                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11492         EV);
11493       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11494                                      insi, inse);
11495     }
11496     if (insi == inse)
11497       // The insert list is a prefix of the extract list
11498       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11499       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11500       // i.e., replace
11501       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11502       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11503       // with
11504       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11505       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11506                                       exti, exte);
11507   }
11508   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11509   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11510   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11511   // the value inserted, if appropriate).
11512   return 0;
11513 }
11514
11515 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11516 /// is to leave as a vector operation.
11517 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11518   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11519     return true;
11520   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11521     if (isConstant) return true;
11522     // If all elts are the same, we can extract.
11523     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11524     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11525       if (C->getOperand(i) != Op0)
11526         return false;
11527     return true;
11528   }
11529   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11530   if (!I) return false;
11531   
11532   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11533   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11534   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11535       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11536     return true;
11537   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11538     return true;
11539   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11540     if (BO->hasOneUse() &&
11541         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11542          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11543       return true;
11544   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11545     if (CI->hasOneUse() &&
11546         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11547          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11548       return true;
11549   
11550   return false;
11551 }
11552
11553 /// Read and decode a shufflevector mask.
11554 ///
11555 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11556 /// elements in the input.
11557 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11558   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11559   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11560     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11561   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11562     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11563
11564   std::vector<unsigned> Result;
11565   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11566   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11567     if (isa<UndefValue>(*i))
11568       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11569     else
11570       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11571   return Result;
11572 }
11573
11574 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11575 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11576 /// extracted from the vector.
11577 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11578   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11579   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11580   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11581   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11582     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11583   
11584   if (isa<UndefValue>(V))
11585     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11586   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11587     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11588   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11589     return CP->getOperand(EltNo);
11590   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11591     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11592     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11593       return 0;
11594     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11595     
11596     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11597     // inserted value.
11598     if (EltNo == IIElt) 
11599       return III->getOperand(1);
11600     
11601     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11602     // vector input.
11603     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11604   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11605     unsigned LHSWidth =
11606       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11607     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11608     if (InEl < LHSWidth)
11609       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11610     else if (InEl < LHSWidth*2)
11611       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11612     else
11613       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11614   }
11615   
11616   // Otherwise, we don't know.
11617   return 0;
11618 }
11619
11620 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11621   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11622   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11623     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11624
11625   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11626   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11627     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11628   
11629   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11630     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11631     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11632     // (we do that below, but only when the index is constant).
11633     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11634     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11635       if (C->getOperand(i) != op0) {
11636         op0 = 0; 
11637         break;
11638       }
11639     if (op0)
11640       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11641   }
11642   
11643   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11644   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11645   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11646     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11647     unsigned VectorWidth = 
11648       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11649       
11650     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11651     // crashing the code below.
11652     if (IndexVal >= VectorWidth)
11653       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11654     
11655     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11656     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11657     // property.
11658     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11659       uint64_t UndefElts;
11660       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11661                                                 1 << IndexVal,
11662                                                 UndefElts)) {
11663         EI.setOperand(0, V);
11664         return &EI;
11665       }
11666     }
11667     
11668     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11669       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11670     
11671     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11672     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11673     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11674     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11675       if (const VectorType *VT = 
11676               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11677         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11678           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11679             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11680     }
11681   }
11682   
11683   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11684     if (I->hasOneUse()) {
11685       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11686       // profitable to do so
11687       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11688         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11689         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11690           ExtractElementInst *newEI0 = 
11691             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11692                                    EI.getName()+".lhs");
11693           ExtractElementInst *newEI1 =
11694             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11695                                    EI.getName()+".rhs");
11696           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11697           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11698           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11699         }
11700       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11701         unsigned AS = 
11702           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11703         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11704                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11705         GetElementPtrInst *GEP =
11706           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11707         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11708         return new LoadInst(GEP);
11709       }
11710     }
11711     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11712       // Extracting the inserted element?
11713       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11714         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11715       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11716       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11717       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11718           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11719         AddUsesToWorkList(EI);
11720         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11721         return &EI;
11722       }
11723     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11724       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11725       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11726       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11727         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11728         Value *Src;
11729         unsigned LHSWidth =
11730           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11731
11732         if (SrcIdx < LHSWidth)
11733           Src = SVI->getOperand(0);
11734         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11735           SrcIdx -= LHSWidth;
11736           Src = SVI->getOperand(1);
11737         } else {
11738           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11739         }
11740         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11741       }
11742     }
11743   }
11744   return 0;
11745 }
11746
11747 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11748 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11749 /// Otherwise, return false.
11750 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11751                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11752   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11753          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11754   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11755
11756   if (isa<UndefValue>(V)) {
11757     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11758     return true;
11759   } else if (V == LHS) {
11760     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11761       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11762     return true;
11763   } else if (V == RHS) {
11764     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11765       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11766     return true;
11767   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11768     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11769     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11770     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11771     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11772     
11773     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11774       return false;
11775     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11776     
11777     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11778       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11779       // transitively ok.
11780       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11781         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11782         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11783         return true;
11784       }      
11785     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11786       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11787           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11788         unsigned ExtractedIdx =
11789           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11790         
11791         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11792         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11793           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11794           // transitively ok.
11795           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11796             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11797             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11798               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11799                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11800             } else {
11801               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11802               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11803                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11804               
11805             }
11806             return true;
11807           }
11808         }
11809       }
11810     }
11811   }
11812   // TODO: Handle shufflevector here!
11813   
11814   return false;
11815 }
11816
11817 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11818 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11819 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11820 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11821                                      Value *&RHS) {
11822   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11823          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11824          "Invalid shuffle!");
11825   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11826
11827   if (isa<UndefValue>(V)) {
11828     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11829     return V;
11830   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11831     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11832     return V;
11833   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11834     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11835     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11836     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11837     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11838     
11839     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11840       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11841           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11842         unsigned ExtractedIdx =
11843           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11844         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11845         
11846         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11847         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11848         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11849           RHS = EI->getOperand(0);
11850           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11851           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11852             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11853           return V;
11854         }
11855         
11856         if (VecOp == RHS) {
11857           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11858           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11859           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11860             if (i != InsertedIdx)
11861               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11862           }
11863           return V;
11864         }
11865         
11866         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11867         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11868         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11869           return EI->getOperand(0);
11870         
11871       }
11872     }
11873   }
11874   // TODO: Handle shufflevector here!
11875   
11876   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11877   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11878     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11879   return V;
11880 }
11881
11882 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11883   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11884   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11885   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11886   
11887   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11888   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11889     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11890   
11891   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11892   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11893   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11894     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11895         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11896       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11897       unsigned ExtractedIdx =
11898         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11899       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11900       
11901       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11902         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11903       
11904       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11905         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11906       
11907       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11908       // back into the same place, just use the input vector.
11909       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11910         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11911       
11912       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11913       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11914       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11915       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11916       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11917         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11918         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11919         // Build a new shuffle mask.
11920         std::vector<Constant*> Mask;
11921         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11922           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11923         else {
11924           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11925           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11926                                                        NumVectorElts));
11927         } 
11928         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11929         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11930                                      ConstantVector::get(Mask));
11931       }
11932       
11933       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11934       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11935       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11936         std::vector<Constant*> Mask;
11937         Value *RHS = 0;
11938         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11939         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11940         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11941         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11942       }
11943     }
11944   }
11945
11946   return 0;
11947 }
11948
11949
11950 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11951   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11952   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11953   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11954
11955   bool MadeChange = false;
11956
11957   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11958   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11959     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11960
11961   uint64_t UndefElts;
11962   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11963
11964   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11965     return 0;
11966
11967   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11968   if (VWidth <= 64 &&
11969       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11970     LHS = SVI.getOperand(0);
11971     RHS = SVI.getOperand(1);
11972     MadeChange = true;
11973   }
11974   
11975   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11976   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11977   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11978     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11979       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11980       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11981     }
11982     
11983     // Remap any references to RHS to use LHS.
11984     std::vector<Constant*> Elts;
11985     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11986       if (Mask[i] >= 2*e)
11987         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11988       else {
11989         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11990             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11991           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11992           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11993         } else {
11994           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11995           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11996         }
11997       }
11998     }
11999     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12000     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12001     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12002     LHS = SVI.getOperand(0);
12003     RHS = SVI.getOperand(1);
12004     MadeChange = true;
12005   }
12006   
12007   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12008   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12009     
12010   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12011     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12012     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12013     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12014       
12015     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12016     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12017   }
12018
12019   // Eliminate identity shuffles.
12020   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12021   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12022   
12023   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12024   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12025   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12026   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12027   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12028   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12029   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12030   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12031   // (splat(splat)) -> splat.
12032   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12033     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12034       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12035
12036       std::vector<unsigned> NewMask;
12037       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12038         if (Mask[i] >= 2*e)
12039           NewMask.push_back(2*e);
12040         else
12041           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12042       
12043       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12044       // the replacement.
12045       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12046         std::vector<Constant*> Elts;
12047         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12048           if (NewMask[i] >= e*2) {
12049             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12050           } else {
12051             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
12052           }
12053         }
12054         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12055                                      LHSSVI->getOperand(1),
12056                                      ConstantVector::get(Elts));
12057       }
12058     }
12059   }
12060
12061   return MadeChange ? &SVI : 0;
12062 }
12063
12064
12065
12066
12067 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12068 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12069 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12070 /// end of its block.
12071 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12072   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12073
12074   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12075   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
12076     return false;
12077
12078   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12079   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12080         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12081     return false;
12082
12083   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12084   // the end of block that could change the value.
12085   if (I->mayReadFromMemory()) {
12086     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12087          Scan != E; ++Scan)
12088       if (Scan->mayWriteToMemory())
12089         return false;
12090   }
12091
12092   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12093
12094   I->moveBefore(InsertPos);
12095   ++NumSunkInst;
12096   return true;
12097 }
12098
12099
12100 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12101 /// all reachable code to the worklist.
12102 ///
12103 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12104 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12105 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12106 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12107 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12108 ///
12109 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12110                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12111                                        InstCombiner &IC,
12112                                        const TargetData *TD) {
12113   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12114   Worklist.push_back(BB);
12115
12116   while (!Worklist.empty()) {
12117     BB = Worklist.back();
12118     Worklist.pop_back();
12119     
12120     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12121     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12122
12123     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12124     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12125       Instruction *Inst = BBI++;
12126       
12127       // DCE instruction if trivially dead.
12128       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12129         ++NumDeadInst;
12130         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12131         Inst->eraseFromParent();
12132         continue;
12133       }
12134       
12135       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12136       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12137         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12138         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12139         ++NumConstProp;
12140         Inst->eraseFromParent();
12141         continue;
12142       }
12143      
12144       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12145       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12146       // two intrinsics. 
12147       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12148       if (DBI_Next) {
12149         if (DBI_Prev
12150             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12151             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12152           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12153           DBI_Prev->eraseFromParent();
12154         }
12155         DBI_Prev = DBI_Next;
12156       }
12157
12158       IC.AddToWorkList(Inst);
12159     }
12160
12161     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12162     // constant, only visit the reachable successor.
12163     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12164     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12165       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12166         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12167         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12168         Worklist.push_back(ReachableBB);
12169         continue;
12170       }
12171     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12172       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12173         // See if this is an explicit destination.
12174         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12175           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12176             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12177             Worklist.push_back(ReachableBB);
12178             continue;
12179           }
12180         
12181         // Otherwise it is the default destination.
12182         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12183         continue;
12184       }
12185     }
12186     
12187     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12188       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12189   }
12190 }
12191
12192 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12193   bool Changed = false;
12194   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12195   
12196   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12197              << F.getNameStr() << "\n");
12198
12199   {
12200     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12201     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12202     // track of which blocks we visit.
12203     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12204     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12205
12206     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12207     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12208     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12209     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12210       if (!Visited.count(BB)) {
12211         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12212         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12213           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12214
12215           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12216           ++NumDeadInst;
12217
12218           if (!I->use_empty())
12219             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12220           I->eraseFromParent();
12221         }
12222       }
12223   }
12224
12225   while (!Worklist.empty()) {
12226     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12227     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12228
12229     // Check to see if we can DCE the instruction.
12230     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12231       // Add operands to the worklist.
12232       if (I->getNumOperands() < 4)
12233         AddUsesToWorkList(*I);
12234       ++NumDeadInst;
12235
12236       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12237
12238       I->eraseFromParent();
12239       RemoveFromWorkList(I);
12240       continue;
12241     }
12242
12243     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12244     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12245       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12246
12247       // Add operands to the worklist.
12248       AddUsesToWorkList(*I);
12249       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12250
12251       ++NumConstProp;
12252       I->eraseFromParent();
12253       RemoveFromWorkList(I);
12254       continue;
12255     }
12256
12257     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12258       // See if we can constant fold its operands.
12259       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12260         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12261           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12262             i->set(NewC);
12263         }
12264       }
12265     }
12266
12267     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12268     if (I->hasOneUse()) {
12269       BasicBlock *BB = I->getParent();
12270       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12271       if (UserParent != BB) {
12272         bool UserIsSuccessor = false;
12273         // See if the user is one of our successors.
12274         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12275           if (*SI == UserParent) {
12276             UserIsSuccessor = true;
12277             break;
12278           }
12279
12280         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12281         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12282         // otherwise), we can keep going.
12283         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12284             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12285           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12286           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12287       }
12288     }
12289
12290     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12291 #ifndef NDEBUG
12292     std::string OrigI;
12293 #endif
12294     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12295     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12296       ++NumCombined;
12297       // Should we replace the old instruction with a new one?
12298       if (Result != I) {
12299         DOUT << "IC: Old = " << *I
12300              << "    New = " << *Result;
12301
12302         // Everything uses the new instruction now.
12303         I->replaceAllUsesWith(Result);
12304
12305         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12306         AddToWorkList(Result);
12307         AddUsersToWorkList(*Result);
12308
12309         // Move the name to the new instruction first.
12310         Result->takeName(I);
12311
12312         // Insert the new instruction into the basic block...
12313         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12314         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12315
12316         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12317           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12318             ++InsertPos;
12319
12320         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12321
12322         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12323         // use counts.
12324         AddUsesToWorkList(*I);
12325
12326         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12327         // we do not process an instruction that has been deleted.
12328         RemoveFromWorkList(I);
12329
12330         // Erase the old instruction.
12331         InstParent->getInstList().erase(I);
12332       } else {
12333 #ifndef NDEBUG
12334         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12335              << "    New = " << *I;
12336 #endif
12337
12338         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12339         // if so, remove it.
12340         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12341           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12342           // use counts.
12343           AddUsesToWorkList(*I);
12344
12345           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12346           // occurrences of this instruction.
12347           RemoveFromWorkList(I);
12348           I->eraseFromParent();
12349         } else {
12350           AddToWorkList(I);
12351           AddUsersToWorkList(*I);
12352         }
12353       }
12354       Changed = true;
12355     }
12356   }
12357
12358   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12359     
12360   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12361   WorklistMap.clear();
12362   return Changed;
12363 }
12364
12365
12366 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12367   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12368   
12369   bool EverMadeChange = false;
12370
12371   // Iterate while there is work to do.
12372   unsigned Iteration = 0;
12373   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12374     EverMadeChange = true;
12375   return EverMadeChange;
12376 }
12377
12378 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12379   return new InstCombiner();
12380 }
12381
12382