Multiply can be evaluated in a different type, so long as the target type has
[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 algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267         
268     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
269       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
270     }
271
272
273     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
274     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
275     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
276     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
277     // modified.
278     //
279     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
280       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
281       if (&I != V) {
282         I.replaceAllUsesWith(V);
283         return &I;
284       } else {
285         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
286         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
287         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
288         return &I;
289       }
290     }
291
292     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
293     // found to be replacable with another preexisting expression or was
294     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
295     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
296     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
297     //
298     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
299       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
300       if (Old != New)
301         Old->replaceAllUsesWith(New);
302       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
303         AddToWorkList(I);
304       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
305         AddToWorkList(I);
306       return true;
307     }
308     
309     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
310     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
311     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
312     // this function.
313     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
314       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
315       AddUsesToWorkList(I);
316       RemoveFromWorkList(&I);
317       I.eraseFromParent();
318       return 0;  // Don't do anything with FI
319     }
320
321   private:
322     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
323     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
324     /// casts that are known to not do anything...
325     ///
326     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
327                                    Value *V, const Type *DestTy,
328                                    Instruction *InsertBefore);
329
330     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
331     /// commutative operators.
332     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
333
334     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
335     /// most-complex to least-complex order.
336     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
337
338     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
339     /// on the demanded bits.
340     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
341                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
342                               unsigned Depth = 0);
343
344     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
345                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
346       
347     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
348     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
349     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
350     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
351
352     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
353     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
354     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
355     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
356     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
357     
358     
359     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
360                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
361     
362     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
363                               bool isSub, Instruction &I);
364     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
365                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
366     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
367     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
368     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
369     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
370
371
372     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
373   };
374
375   char InstCombiner::ID = 0;
376   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
377 }
378
379 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
380 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
381 static unsigned getComplexity(Value *V) {
382   if (isa<Instruction>(V)) {
383     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
384       return 3;
385     return 4;
386   }
387   if (isa<Argument>(V)) return 3;
388   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
389 }
390
391 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
392 // it.
393 static bool isOnlyUse(Value *V) {
394   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
395 }
396
397 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
398 // though a va_arg area...
399 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
400   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
401     if (ITy->getBitWidth() < 32)
402       return Type::Int32Ty;
403   }
404   return Ty;
405 }
406
407 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
408 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
409 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
410   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
411     return I->getOperand(0);
412   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
413     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
414       return CE->getOperand(0);
415   return 0;
416 }
417
418 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
419 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
420 static Instruction::CastOps 
421 isEliminableCastPair(
422   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
423   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
424   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
425   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
426 ) {
427   
428   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
429   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
430
431   // Get the opcodes of the two Cast instructions
432   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
433   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
434
435   return Instruction::CastOps(
436       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
437                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
438 }
439
440 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
441 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
442 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
443 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
444                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
445   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
446   
447   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
448   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
449     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
450       return false;
451   return true;
452 }
453
454 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
455 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
456 /// casts that are known to not do anything...
457 ///
458 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
459                                              Value *V, const Type *DestTy,
460                                              Instruction *InsertBefore) {
461   if (V->getType() == DestTy) return V;
462   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
463     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
464   
465   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
466 }
467
468 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
469 // operators:
470 //
471 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
472 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
473 //     binary operators.
474 //
475 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
476 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
477 //
478 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
479   bool Changed = false;
480   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
481     Changed = !I.swapOperands();
482
483   if (!I.isAssociative()) return Changed;
484   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
485   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
486     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
487       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
488         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
489                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
490                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
491         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
492         I.setOperand(1, Folded);
493         return true;
494       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
495         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
496             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
497           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
498           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
499
500           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
501           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
502           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
503                                                     Op1->getOperand(0),
504                                                     Op1->getName(), &I);
505           AddToWorkList(New);
506           I.setOperand(0, New);
507           I.setOperand(1, Folded);
508           return true;
509         }
510     }
511   return Changed;
512 }
513
514 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
515 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
516 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
517 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
518   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
519     return false;
520   I.swapOperands();
521   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
522   return true;
523 }
524
525 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
526 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
527 //
528 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
529   if (BinaryOperator::isNeg(V))
530     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
531
532   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
533   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
534     return ConstantExpr::getNeg(C);
535   return 0;
536 }
537
538 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
539   if (BinaryOperator::isNot(V))
540     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
541
542   // Constants can be considered to be not'ed values...
543   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
544     return ConstantInt::get(~C->getValue());
545   return 0;
546 }
547
548 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
549 // other computations (because it has a constant operand), return the
550 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
551 // Otherwise, return null.
552 //
553 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
554   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
555     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
556       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
557         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
558           return I->getOperand(0);
559       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
560         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
561           // The multiplier is really 1 << CST.
562           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
563           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
564           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
565           return I->getOperand(0);
566         }
567     }
568   return 0;
569 }
570
571 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
572 /// expression, return it.
573 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
574   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
575   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
576     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
577       return cast<User>(V);
578   return false;
579 }
580
581 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
582 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
583   APInt Val(C->getValue());
584   return ConstantInt::get(++Val);
585 }
586 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
587 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
588   APInt Val(C->getValue());
589   return ConstantInt::get(--Val);
590 }
591 /// Add - Add two ConstantInts together
592 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
593   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
594 }
595 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
596 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
597   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
598 }
599 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
600 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
601   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
602 }
603 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
604 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
605   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
606 }
607
608 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
609 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
610 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
611 /// processing.
612 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
613 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
614 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
615 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
616 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
617 /// this won't lose us code quality.
618 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
619                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
620   assert(V && "No Value?");
621   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
622   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
623   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
624          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
625          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
626          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
627   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
628     // We know all of the bits for a constant!
629     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
630     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
631     return;
632   }
633
634   if (Depth == 6 || Mask == 0)
635     return;  // Limit search depth.
636
637   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
638   if (!I) return;
639
640   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
641   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
642   
643   switch (I->getOpcode()) {
644   case Instruction::And: {
645     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
646     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
647     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
648     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
649     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
650     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
651     
652     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
653     KnownOne &= KnownOne2;
654     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
655     KnownZero |= KnownZero2;
656     return;
657   }
658   case Instruction::Or: {
659     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
660     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
661     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
662     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
663     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
664     
665     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
666     KnownZero &= KnownZero2;
667     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
668     KnownOne |= KnownOne2;
669     return;
670   }
671   case Instruction::Xor: {
672     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
673     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
674     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
675     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
676     
677     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
678     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
679     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
680     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
681     KnownZero = KnownZeroOut;
682     return;
683   }
684   case Instruction::Select:
685     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
686     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
687     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
688     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
689
690     // Only known if known in both the LHS and RHS.
691     KnownOne &= KnownOne2;
692     KnownZero &= KnownZero2;
693     return;
694   case Instruction::FPTrunc:
695   case Instruction::FPExt:
696   case Instruction::FPToUI:
697   case Instruction::FPToSI:
698   case Instruction::SIToFP:
699   case Instruction::PtrToInt:
700   case Instruction::UIToFP:
701   case Instruction::IntToPtr:
702     return; // Can't work with floating point or pointers
703   case Instruction::Trunc: {
704     // All these have integer operands
705     uint32_t SrcBitWidth = 
706       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
707     APInt MaskIn(Mask);
708     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
709     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
710     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
711     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
712     KnownZero.trunc(BitWidth);
713     KnownOne.trunc(BitWidth);
714     return;
715   }
716   case Instruction::BitCast: {
717     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
718     if (SrcTy->isInteger()) {
719       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
720       return;
721     }
722     break;
723   }
724   case Instruction::ZExt:  {
725     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
726     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
727     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
728       
729     APInt MaskIn(Mask);
730     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
731     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
732     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
733     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
734     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
735     // The top bits are known to be zero.
736     KnownZero.zext(BitWidth);
737     KnownOne.zext(BitWidth);
738     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
739     return;
740   }
741   case Instruction::SExt: {
742     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
743     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
744     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
745       
746     APInt MaskIn(Mask); 
747     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
748     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
749     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
750     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
751     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
752     KnownZero.zext(BitWidth);
753     KnownOne.zext(BitWidth);
754
755     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
756     // top bits of the result.
757     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
758       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
759     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
760       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
761     return;
762   }
763   case Instruction::Shl:
764     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
765     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
766       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
767       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
768       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
769       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
770       KnownZero <<= ShiftAmt;
771       KnownOne  <<= ShiftAmt;
772       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
773       return;
774     }
775     break;
776   case Instruction::LShr:
777     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
778     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
779       // Compute the new bits that are at the top now.
780       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
781       
782       // Unsigned shift right.
783       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
784       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
785       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
786       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
787       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
788       // high bits known zero.
789       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
790       return;
791     }
792     break;
793   case Instruction::AShr:
794     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
795     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
796       // Compute the new bits that are at the top now.
797       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
798       
799       // Signed shift right.
800       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
801       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
802       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
803       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
804       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
805         
806       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
807       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
808         KnownZero |= HighBits;
809       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
810         KnownOne |= HighBits;
811       return;
812     }
813     break;
814   }
815 }
816
817 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
818 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
819 /// for bits that V cannot have.
820 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
821   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
822   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
823   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
824   return (KnownZero & Mask) == Mask;
825 }
826
827 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
828 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
829 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
830 /// constant and return true.
831 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
832                                    APInt Demanded) {
833   assert(I && "No instruction?");
834   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
835
836   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
837   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
838   if (!OpC) return false;
839
840   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
841   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
842   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
843     return false;
844
845   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
846   Demanded &= OpC->getValue();
847   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
848   return true;
849 }
850
851 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
852 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
853 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
854 // min/max.
855 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
856                                                    const APInt& KnownZero,
857                                                    const APInt& KnownOne,
858                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
859   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
860   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
861          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
862          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
863          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
864   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
865
866   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
867   // bit if it is unknown.
868   Min = KnownOne;
869   Max = KnownOne|UnknownBits;
870   
871   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
872     Min.set(BitWidth-1);
873     Max.clear(BitWidth-1);
874   }
875 }
876
877 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
878 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
879 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
880 // min/max.
881 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
882                                                      const APInt &KnownZero,
883                                                      const APInt &KnownOne,
884                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
885   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
886   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
887          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
888          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
889          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
890   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
891   
892   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
893   Min = KnownOne;
894   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
895   Max = KnownOne|UnknownBits;
896 }
897
898 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
899 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
900 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
901 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
902 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
903 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
904 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
905 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
906 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
907 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
908 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
909 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
910 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
911 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
912 /// and KnownOne must all be the same.
913 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
914                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
915                                         unsigned Depth) {
916   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
917   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
918   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
919   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
920   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
921          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
922          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
923          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
924           must have same BitWidth");
925   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
926     // We know all of the bits for a constant!
927     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
928     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
929     return false;
930   }
931   
932   KnownZero.clear(); 
933   KnownOne.clear();
934   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
935     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
936       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
937       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
938       return false;
939     }
940     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
941     // just set the DemandedMask to all bits.
942     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
943   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
944     if (V != UndefValue::get(VTy))
945       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
946     return false;
947   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
948     return false;
949   }
950   
951   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
952   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
953
954   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
955   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
956   switch (I->getOpcode()) {
957   default: break;
958   case Instruction::And:
959     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
960     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
961                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
962       return true;
963     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
964            "Bits known to be one AND zero?"); 
965
966     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
967     // LHS.
968     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
969                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
970       return true;
971     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
972            "Bits known to be one AND zero?"); 
973
974     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
975     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
976     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
977         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
978       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
979     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
980         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
981       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
982     
983     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
984     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
985       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
986       
987     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990       
991     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
992     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
993     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
994     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
995     break;
996   case Instruction::Or:
997     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
999                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1004     // LHS.
1005     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1006                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1007       return true;
1008     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1009            "Bits known to be one AND zero?"); 
1010     
1011     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1012     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1013     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1014         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1015       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1016     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1017         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1018       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1019
1020     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1021     // the other side, just use the 'other' side.
1022     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1023         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1025     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1026         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1027       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1028         
1029     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1030     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1031       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1032           
1033     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1034     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1035     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1036     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1037     break;
1038   case Instruction::Xor: {
1039     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1040                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1041       return true;
1042     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1043            "Bits known to be one AND zero?"); 
1044     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1045                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1046       return true;
1047     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1048            "Bits known to be one AND zero?"); 
1049     
1050     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1051     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1052     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1053       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1054     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1055       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1056     
1057     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1058     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1059                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1060     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1061     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1062                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1063     
1064     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1065     // other, turn this into an *inclusive* or.
1066     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1067     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1068       Instruction *Or =
1069         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1070                                  I->getName());
1071       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1072       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1073     }
1074     
1075     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1076     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1077     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1078     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1079     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1080       // all known
1081       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1082         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1083         Instruction *And = 
1084           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1085         InsertNewInstBefore(And, *I);
1086         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1087       }
1088     }
1089     
1090     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1091     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1092     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1093       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1094     
1095     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1096     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1097     break;
1098   }
1099   case Instruction::Select:
1100     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1101                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1102       return true;
1103     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1104                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1105       return true;
1106     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1107            "Bits known to be one AND zero?"); 
1108     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1109            "Bits known to be one AND zero?"); 
1110     
1111     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1112     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1113       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1114     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1115       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1116     
1117     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1118     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1119     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1120     break;
1121   case Instruction::Trunc: {
1122     uint32_t truncBf = 
1123       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1124     DemandedMask.zext(truncBf);
1125     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1126     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1127     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1128                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1129       return true;
1130     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1131     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1132     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1133     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1134            "Bits known to be one AND zero?"); 
1135     break;
1136   }
1137   case Instruction::BitCast:
1138     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1139       return false;
1140       
1141     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1142                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1143       return true;
1144     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1145            "Bits known to be one AND zero?"); 
1146     break;
1147   case Instruction::ZExt: {
1148     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1149     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1150     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1151     
1152     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1153     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1154     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1155     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1156                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1157       return true;
1158     DemandedMask.zext(BitWidth);
1159     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1160     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1161     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1162            "Bits known to be one AND zero?"); 
1163     // The top bits are known to be zero.
1164     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1165     break;
1166   }
1167   case Instruction::SExt: {
1168     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1169     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1170     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1171     
1172     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1173                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1174
1175     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1176     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1177     // bit is demanded.
1178     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1179       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1180       
1181     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1182     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1183     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1184     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1185                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1186       return true;
1187     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1188     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1189     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1190     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1191            "Bits known to be one AND zero?"); 
1192       
1193     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1194     // top bits of the result.
1195
1196     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1197     // convert this into a zero extension.
1198     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1199     {
1200       // Convert to ZExt cast
1201       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1202       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1203     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1204       RHSKnownOne |= NewBits;
1205     }
1206     break;
1207   }
1208   case Instruction::Add: {
1209     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1210     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1211     // either.
1212     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1213       
1214     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1215     // we can do.
1216     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1217       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1218       // won't work if the RHS is zero.
1219       if (RHS->isZero())
1220         break;
1221       
1222       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1223       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1224       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1225
1226       // Find information about known zero/one bits in the input.
1227       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1228                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1229         return true;
1230
1231       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1232       // the constant.
1233       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1234         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1235       
1236       // Avoid excess work.
1237       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1238         break;
1239       
1240       // Turn it into OR if input bits are zero.
1241       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1242         Instruction *Or =
1243           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1244                                    I->getName());
1245         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1246         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1247       }
1248       
1249       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1250       // depending on potential carries from the input constant and the
1251       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1252       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1253       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1254       
1255       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1256       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1257       // this scan.
1258       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1259       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1260       
1261       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1262       
1263       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1264       // other, and there is no input carry.
1265       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1266                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1267       
1268       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1269       // is no input carry.
1270       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1271     } else {
1272       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1273       // the high bits of its LHS or RHS.
1274       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1275         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1276         // significant bit and all those below it.
1277         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1278         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1279                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1280           return true;
1281         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1282                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1283           return true;
1284       }
1285     }
1286     break;
1287   }
1288   case Instruction::Sub:
1289     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1290     // the high bits of its LHS or RHS.
1291     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1292       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1293       // significant bit and all those below it.
1294       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1295       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1296       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1297                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1298         return true;
1299       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1300                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1301         return true;
1302     }
1303     break;
1304   case Instruction::Shl:
1305     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1306       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1307       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1308       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1309                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1310         return true;
1311       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1312              "Bits known to be one AND zero?"); 
1313       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1314       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1315       // low bits known zero.
1316       if (ShiftAmt)
1317         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1318     }
1319     break;
1320   case Instruction::LShr:
1321     // For a logical shift right
1322     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1323       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1324       
1325       // Unsigned shift right.
1326       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1327       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1328                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1329         return true;
1330       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1331              "Bits known to be one AND zero?"); 
1332       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1333       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1334       if (ShiftAmt) {
1335         // Compute the new bits that are at the top now.
1336         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1337         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1338       }
1339     }
1340     break;
1341   case Instruction::AShr:
1342     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1343     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1344     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1345     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1346     if (DemandedMask == 1) {
1347       // Perform the logical shift right.
1348       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1349                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1350       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1351       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1352     }    
1353
1354     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1355     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1356     if (DemandedMask.isSignBit())
1357       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1358     
1359     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1360       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1361       
1362       // Signed shift right.
1363       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1364       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1365       // demanded.
1366       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1367         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1368       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1369                                DemandedMaskIn,
1370                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1371         return true;
1372       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1373              "Bits known to be one AND zero?"); 
1374       // Compute the new bits that are at the top now.
1375       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1376       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1377       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1378         
1379       // Handle the sign bits.
1380       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1381       // Adjust to where it is now in the mask.
1382       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1383         
1384       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1385       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1386       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1387           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1388         // Perform the logical shift right.
1389         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1390                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1391         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1392         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1393       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1394         RHSKnownOne |= HighBits;
1395       }
1396     }
1397     break;
1398   }
1399   
1400   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1401   // constant.
1402   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1403     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1404   return false;
1405 }
1406
1407
1408 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1409 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1410 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1411 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1412 ///
1413 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1414 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1415 /// returned.  This returns null if no change was made.
1416 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1417                                                 uint64_t &UndefElts,
1418                                                 unsigned Depth) {
1419   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1420   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1421   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1422   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1423          "Invalid DemandedElts!");
1424
1425   if (isa<UndefValue>(V)) {
1426     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1427     UndefElts = EltMask;
1428     return 0;
1429   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1430     UndefElts = EltMask;
1431     return UndefValue::get(V->getType());
1432   }
1433   
1434   UndefElts = 0;
1435   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1436     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1437     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1438
1439     std::vector<Constant*> Elts;
1440     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1441       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1442         Elts.push_back(Undef);
1443         UndefElts |= (1ULL << i);
1444       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1445         Elts.push_back(Undef);
1446         UndefElts |= (1ULL << i);
1447       } else {                               // Otherwise, defined.
1448         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1449       }
1450         
1451     // If we changed the constant, return it.
1452     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1453     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1454   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1455     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1456     // set to undef.
1457     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1458     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1459     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1460     std::vector<Constant*> Elts;
1461     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1462       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1463     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1464     return ConstantVector::get(Elts);
1465   }
1466   
1467   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1468     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1469       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1470       return false;
1471     }
1472     return false;
1473   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1474     return false;
1475   }
1476   
1477   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1478   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1479   
1480   bool MadeChange = false;
1481   uint64_t UndefElts2;
1482   Value *TmpV;
1483   switch (I->getOpcode()) {
1484   default: break;
1485     
1486   case Instruction::InsertElement: {
1487     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1488     // demand exactly the same input as we produce.
1489     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1490     if (Idx == 0) {
1491       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1492       // which elt is getting updated.
1493       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1494                                         UndefElts2, Depth+1);
1495       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1496       break;
1497     }
1498     
1499     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1500     // insertelement.
1501     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1502     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1503       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1504     
1505     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1506     // input demanded set is simpler than the output set.
1507     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1508                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1509                                       UndefElts, Depth+1);
1510     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1511
1512     // The inserted element is defined.
1513     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1514     break;
1515   }
1516   case Instruction::BitCast: {
1517     // Vector->vector casts only.
1518     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1519     if (!VTy) break;
1520     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1521     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1522     unsigned Ratio;
1523
1524     if (VWidth == InVWidth) {
1525       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1526       // elements as are demanded of us.
1527       Ratio = 1;
1528       InputDemandedElts = DemandedElts;
1529     } else if (VWidth > InVWidth) {
1530       // Untested so far.
1531       break;
1532       
1533       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1534       // then an input element is live if any of the corresponding output
1535       // elements are live.
1536       Ratio = VWidth/InVWidth;
1537       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1538         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1539           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1540       }
1541     } else {
1542       // Untested so far.
1543       break;
1544       
1545       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1546       // then an input element is live if the corresponding output element is
1547       // live.
1548       Ratio = InVWidth/VWidth;
1549       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1550         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1551           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1552     }
1553     
1554     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1555     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1556                                       UndefElts2, Depth+1);
1557     if (TmpV) {
1558       I->setOperand(0, TmpV);
1559       MadeChange = true;
1560     }
1561     
1562     UndefElts = UndefElts2;
1563     if (VWidth > InVWidth) {
1564       assert(0 && "Unimp");
1565       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1566       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1567       // undef.
1568       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1569         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1570           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1571     } else if (VWidth < InVWidth) {
1572       assert(0 && "Unimp");
1573       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1574       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1575       // elements are undef.
1576       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1577       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1578         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1579           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1580     }
1581     break;
1582   }
1583   case Instruction::And:
1584   case Instruction::Or:
1585   case Instruction::Xor:
1586   case Instruction::Add:
1587   case Instruction::Sub:
1588   case Instruction::Mul:
1589     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1590     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1591                                       UndefElts, Depth+1);
1592     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1593     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1594                                       UndefElts2, Depth+1);
1595     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1596       
1597     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1598     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1599     UndefElts &= UndefElts2;
1600     break;
1601     
1602   case Instruction::Call: {
1603     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1604     if (!II) break;
1605     switch (II->getIntrinsicID()) {
1606     default: break;
1607       
1608     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1609     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1610     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1611     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1612     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1613     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1614     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1615     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1616     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1617     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1618       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1619                                         UndefElts, Depth+1);
1620       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1621       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1622                                         UndefElts2, Depth+1);
1623       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1624
1625       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1626       // scalarize it now.
1627       if (DemandedElts == 1) {
1628         switch (II->getIntrinsicID()) {
1629         default: break;
1630         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1631         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1632         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1633         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1634           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1635           Value *LHS = II->getOperand(1);
1636           Value *RHS = II->getOperand(2);
1637           // Extract the element as scalars.
1638           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1639           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1640           
1641           switch (II->getIntrinsicID()) {
1642           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1643           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1644           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1645             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1646                                                         II->getName()), *II);
1647             break;
1648           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1649           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1650             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1651                                                          II->getName()), *II);
1652             break;
1653           }
1654           
1655           Instruction *New =
1656             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1657                                   II->getName());
1658           InsertNewInstBefore(New, *II);
1659           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1660           return New;
1661         }            
1662       }
1663         
1664       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1665       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1666       UndefElts &= UndefElts2;
1667       break;
1668     }
1669     break;
1670   }
1671   }
1672   return MadeChange ? I : 0;
1673 }
1674
1675 /// @returns true if the specified compare predicate is
1676 /// true when both operands are equal...
1677 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1678 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1679   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1680          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1681          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1682 }
1683
1684 /// @returns true if the specified compare instruction is
1685 /// true when both operands are equal...
1686 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1687 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1688   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
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 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       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1724
1725       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1726       // and perform the reassociation.
1727       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1728
1729       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1730       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1731
1732       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1733       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1734       if (&Root == TmpLHSI) {
1735         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1736         return 0;
1737       }
1738       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1739       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1740       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1741       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1742       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1743       ARI = Root;
1744
1745       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1746       // get to LHSI.
1747       while (TmpLHSI != LHSI) {
1748         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1749         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1750         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1751         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1752         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1753         ARI = NextLHSI;
1754
1755         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1756         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1757         TmpLHSI = NextLHSI;
1758         ExtraOperand = NextOp;
1759       }
1760
1761       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1762       // the transformation...
1763       return F.apply(Root);
1764     }
1765
1766     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1767   }
1768   return 0;
1769 }
1770
1771
1772 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1773 struct AddRHS {
1774   Value *RHS;
1775   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1776   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1777   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1778     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1779                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1780   }
1781 };
1782
1783 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1784 //                 iff C1&C2 == 0
1785 struct AddMaskingAnd {
1786   Constant *C2;
1787   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1788   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1789     ConstantInt *C1;
1790     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1791            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1792   }
1793   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1794     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1795   }
1796 };
1797
1798 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1799                                              InstCombiner *IC) {
1800   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1801     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1802       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1803
1804     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1805           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1806   }
1807
1808   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1809   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1810   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1811
1812   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1813     if (ConstIsRHS)
1814       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1815     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1816   }
1817
1818   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1819   if (!ConstIsRHS)
1820     std::swap(Op0, Op1);
1821   Instruction *New;
1822   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1823     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1824   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1825     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1826                           SO->getName()+".cmp");
1827   else {
1828     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1829     abort();
1830   }
1831   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1832 }
1833
1834 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1835 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1836 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1837 // not have a second operand.
1838 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1839                                      InstCombiner *IC) {
1840   // Don't modify shared select instructions
1841   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1842   Value *TV = SI->getOperand(1);
1843   Value *FV = SI->getOperand(2);
1844
1845   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1846     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1847     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1848
1849     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1850     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1851
1852     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1853                           SelectFalseVal);
1854   }
1855   return 0;
1856 }
1857
1858
1859 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1860 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1861 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1862 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1863   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1864   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1865   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1866
1867   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1868   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1869   // or if *it* is a PHI, bail out.
1870   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1871   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1872     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1873       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1874       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1875       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1876       
1877       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1878       // loop.
1879       if (NonConstBB == I.getParent())
1880         return 0;
1881     }
1882   
1883   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1884   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1885   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1886   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1887   if (NonConstBB) {
1888     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1889     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1890   }
1891
1892   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1893   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1894   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1895   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1896   NewPN->takeName(PN);
1897
1898   // Next, add all of the operands to the PHI.
1899   if (I.getNumOperands() == 2) {
1900     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1901     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1902       Value *InV = 0;
1903       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1904         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1905           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1906         else
1907           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1908       } else {
1909         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1910         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1911           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1912                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1913                                        NonConstBB->getTerminator());
1914         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1915           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1916                                 CI->getPredicate(),
1917                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1918                                 NonConstBB->getTerminator());
1919         else
1920           assert(0 && "Unknown binop!");
1921         
1922         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1923       }
1924       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1925     }
1926   } else { 
1927     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1928     const Type *RetTy = CI->getType();
1929     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1930       Value *InV;
1931       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1932         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1933       } else {
1934         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1935         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1936                                I.getType(), "phitmp", 
1937                                NonConstBB->getTerminator());
1938         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1939       }
1940       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1941     }
1942   }
1943   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1944 }
1945
1946 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1947   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1948   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1949
1950   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1951     // X + undef -> undef
1952     if (isa<UndefValue>(RHS))
1953       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1954
1955     // X + 0 --> X
1956     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1957       if (RHSC->isNullValue())
1958         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1959     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1960       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1961                               (I.getType())->getValueAPF()))
1962         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1963     }
1964
1965     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1966       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1967       const APInt& Val = CI->getValue();
1968       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1969       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1970         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1971       
1972       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1973       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1974       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1975         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1976         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1977                                  KnownZero, KnownOne))
1978           return &I;
1979       }
1980     }
1981
1982     if (isa<PHINode>(LHS))
1983       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1984         return NV;
1985     
1986     ConstantInt *XorRHS = 0;
1987     Value *XorLHS = 0;
1988     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1989         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1990       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1991       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1992       
1993       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1994       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1995       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1996       do {
1997         if (TySizeBits > Size) {
1998           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1999           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2000           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2001               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2002             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2003             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2004                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2005               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2006             break;
2007           }
2008         }
2009         Size >>= 1;
2010         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2011         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2012       } while (Size >= 1);
2013       
2014       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2015       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2016       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2017       // up to something that the back ends can handle.
2018       const Type *MiddleType = 0;
2019       switch (Size) {
2020         default: break;
2021         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2022         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2023         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2024       }
2025       if (MiddleType) {
2026         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2027         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2028         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2029       }
2030     }
2031   }
2032
2033   // X + X --> X << 1
2034   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2035     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2036
2037     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2038       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2039         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2040           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2041     }
2042     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2043       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2044         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2045           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2046     }
2047   }
2048
2049   // -A + B  -->  B - A
2050   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2051     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2052
2053   // A + -B  -->  A - B
2054   if (!isa<Constant>(RHS))
2055     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2056       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2057
2058
2059   ConstantInt *C2;
2060   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2061     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2062       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2063
2064     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2065     ConstantInt *C1;
2066     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2067       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2068   }
2069
2070   // X + X*C --> X * (C+1)
2071   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2072     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2073
2074   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2075   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2076     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2077   
2078
2079   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2080   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2081     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2082       return R;
2083
2084   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2085     Value *X = 0;
2086     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2087       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2088
2089     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2090     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2091       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2092       if (Anded == CRHS) {
2093         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2094         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2095         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2096
2097         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2098         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2099
2100         // See if the and mask includes all of these bits.
2101         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2102
2103         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2104           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2105           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2106                                                             LHS->getName()), I);
2107           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2108         }
2109       }
2110     }
2111
2112     // Try to fold constant add into select arguments.
2113     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2114       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2115         return R;
2116   }
2117
2118   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2119   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2120   {
2121     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2122     Value *Other = RHS;
2123     if (!CI) {
2124       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2125       Other = LHS;
2126     }
2127     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2128         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2129          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2130         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2131       unsigned AS =
2132         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2133       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2134                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2135       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2136       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2137     }
2138   }
2139   
2140   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2141   {
2142     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2143     Value *Other = RHS;
2144     if (!SI) {
2145       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2146       Other = LHS;
2147     }
2148     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2149       Value *TV = SI->getTrueValue();
2150       Value *FV = SI->getFalseValue();
2151       Value *A, *N;
2152
2153       // Can we fold the add into the argument of the select?
2154       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2155       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2156           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2157         return new SelectInst(SI->getCondition(), N, A);
2158       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2159           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2160         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, N);
2161     }
2162   }
2163
2164   return Changed ? &I : 0;
2165 }
2166
2167 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2168 // highest order bit set.
2169 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2170   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2171   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2172 }
2173
2174 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2175   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2176
2177   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2178     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2179
2180   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2181   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2182     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2183
2184   if (isa<UndefValue>(Op0))
2185     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2186   if (isa<UndefValue>(Op1))
2187     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2188
2189   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2190     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2191     if (C->isAllOnesValue())
2192       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2193
2194     // C - ~X == X + (1+C)
2195     Value *X = 0;
2196     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2197       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2198
2199     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2200     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2201     if (C->isZero()) {
2202       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2203         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2204           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2205             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2206             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2207                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2208               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2209               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2210                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2211             }
2212           }
2213         }
2214         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2215           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2216             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2217             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2218                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2219               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2220               return BinaryOperator::createLShr(
2221                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2222             }
2223           }
2224         } 
2225     }
2226
2227     // Try to fold constant sub into select arguments.
2228     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2229       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2230         return R;
2231
2232     if (isa<PHINode>(Op0))
2233       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2234         return NV;
2235   }
2236
2237   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2238     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2239         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2240       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2241         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2242       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2243         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2244       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2245         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2246           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2247           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2248                                            Op1I->getOperand(0));
2249       }
2250     }
2251
2252     if (Op1I->hasOneUse()) {
2253       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2254       // is not used by anyone else...
2255       //
2256       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2257           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2258         // Swap the two operands of the subexpr...
2259         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2260         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2261         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2262
2263         // Create the new top level add instruction...
2264         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2265       }
2266
2267       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2268       //
2269       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2270           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2271         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2272
2273         Value *NewNot =
2274           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2275         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2276       }
2277
2278       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2279       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2280         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2281           if (CSI->isZero())
2282             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2283               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2284                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2285
2286       // X - X*C --> X * (1-C)
2287       ConstantInt *C2 = 0;
2288       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2289         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2290         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2291       }
2292
2293       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2294       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2295         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2296           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2297               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2298             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2299               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2300             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2301               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2302           }
2303     }
2304   }
2305
2306   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2307     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2308       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2309         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2310           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2311         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2312           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2313       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2314         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2315           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2316       }
2317
2318   ConstantInt *C1;
2319   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2320     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2321       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2322
2323     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2324     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2325       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2326   }
2327   return 0;
2328 }
2329
2330 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2331 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2332 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2333 /// signed.
2334 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2335                            bool &TrueIfSigned) {
2336   switch (pred) {
2337   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2338     TrueIfSigned = true;
2339     return RHS->isZero();
2340   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2341     TrueIfSigned = true;
2342     return RHS->isAllOnesValue();
2343   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2344     TrueIfSigned = false;
2345     return RHS->isAllOnesValue();
2346   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2347     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2348     TrueIfSigned = true;
2349     return RHS->getValue() ==
2350       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2351   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2352     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2353     TrueIfSigned = true;
2354     return RHS->getValue() == 
2355       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2356   default:
2357     return false;
2358   }
2359 }
2360
2361 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2362   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2363   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2364
2365   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2366     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2367
2368   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2369   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2370     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2371
2372       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2373       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2374         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2375           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2376             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2377                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2378
2379       if (CI->isZero())
2380         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2381       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2382         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2383       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2384         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2385
2386       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2387       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2388         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2389                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2390       }
2391     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2392       if (Op1F->isNullValue())
2393         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2394
2395       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2396       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2397       // We need a better interface for long double here.
2398       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2399         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2400           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2401     }
2402     
2403     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2404       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2405           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2406         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2407         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2408                                                      Op1, "tmp");
2409         InsertNewInstBefore(Add, I);
2410         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2411                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2412         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2413         
2414       }
2415
2416     // Try to fold constant mul into select arguments.
2417     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2418       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2419         return R;
2420
2421     if (isa<PHINode>(Op0))
2422       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2423         return NV;
2424   }
2425
2426   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2427     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2428       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2429
2430   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2431   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2432   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2433   // formed.
2434   CastInst *BoolCast = 0;
2435   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2436     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2437       BoolCast = CI;
2438   if (!BoolCast)
2439     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2440       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2441         BoolCast = CI;
2442   if (BoolCast) {
2443     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2444       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2445       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2446       bool TIS = false;
2447       
2448       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2449       // multiply into a shift/and combination.
2450       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2451           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2452           TIS) {
2453         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2454         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2455                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2456         Value *V =
2457           InsertNewInstBefore(
2458             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2459                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2460                                             ".mask"), I);
2461
2462         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2463         // or truncate to the multiply type.
2464         if (I.getType() != V->getType()) {
2465           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2466           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2467           Instruction::CastOps opcode = 
2468             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2469              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2470           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2471         }
2472
2473         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2474         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2475       }
2476     }
2477   }
2478
2479   return Changed ? &I : 0;
2480 }
2481
2482 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2483 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2484 /// used by the visitors to those instructions.
2485 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2486 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2487   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2488
2489   // undef / X -> 0
2490   if (isa<UndefValue>(Op0))
2491     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2492
2493   // X / undef -> undef
2494   if (isa<UndefValue>(Op1))
2495     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2496
2497   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2498   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2499     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2500     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2501     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2502     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2503     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2504     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2505       if (ST->isNullValue()) {
2506         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2507         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2508           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2509         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2510           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2511         else
2512           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2513         return &I;
2514       }
2515
2516     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2517     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2518       if (ST->isNullValue()) {
2519         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2520         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2521           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2522         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2523           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2524         else
2525           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2526         return &I;
2527       }
2528   }
2529
2530   return 0;
2531 }
2532
2533 /// This function implements the transforms common to both integer division
2534 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2535 /// division instructions.
2536 /// @brief Common integer divide transforms
2537 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2538   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2539
2540   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2541     return Common;
2542
2543   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2544     // div X, 1 == X
2545     if (RHS->equalsInt(1))
2546       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2547
2548     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2549     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2550       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2551         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2552           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2553                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2554         }
2555
2556     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2557       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2558         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2559           return R;
2560       if (isa<PHINode>(Op0))
2561         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2562           return NV;
2563     }
2564   }
2565
2566   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2567   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2568     if (LHS->equalsInt(0))
2569       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2570
2571   return 0;
2572 }
2573
2574 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2575   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2576
2577   // Handle the integer div common cases
2578   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2579     return Common;
2580
2581   // X udiv C^2 -> X >> C
2582   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2583   // if so, convert to a right shift.
2584   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2585     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2586       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2587                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2588   }
2589
2590   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2591   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2592     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2593         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2594       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2595       if (C1.isPowerOf2()) {
2596         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2597         const Type *NTy = N->getType();
2598         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2599           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2600           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2601         }
2602         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2603       }
2604     }
2605   }
2606   
2607   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2608   // where C1&C2 are powers of two.
2609   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2610     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2611       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2612         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2613         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2614           // Compute the shift amounts
2615           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2616           // Construct the "on true" case of the select
2617           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2618           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2619                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2620           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2621   
2622           // Construct the "on false" case of the select
2623           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2624           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2625                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2626           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2627
2628           // construct the select instruction and return it.
2629           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2630         }
2631       }
2632   return 0;
2633 }
2634
2635 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2636   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2637
2638   // Handle the integer div common cases
2639   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2640     return Common;
2641
2642   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2643     // sdiv X, -1 == -X
2644     if (RHS->isAllOnesValue())
2645       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2646
2647     // -X/C -> X/-C
2648     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2649       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2650   }
2651
2652   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2653   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2654   if (I.getType()->isInteger()) {
2655     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2656     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2657       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2658       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2659     }
2660   }      
2661   
2662   return 0;
2663 }
2664
2665 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2666   return commonDivTransforms(I);
2667 }
2668
2669 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2670 /// of some factor, return that factor.
2671 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2672   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2673     return CI;
2674   
2675   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2676   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2677   
2678   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2679   if (!I) return Result;
2680   
2681   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2682     // Handle multiplies by a constant, etc.
2683     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2684                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2685   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2686     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2687     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2688       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2689       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2690     }
2691   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2692     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2693       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2694       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2695       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2696         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2697                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2698     }
2699   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2700     // Only handle int->int casts.
2701     if (!CI->isIntegerCast())
2702       return Result;
2703     Value *Op = CI->getOperand(0);
2704     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2705   }    
2706   return Result;
2707 }
2708
2709 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2710 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2711 /// is used by the visitors to those instructions.
2712 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2713 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2714   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2715
2716   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2717   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2718     if (LHS->isNullValue())
2719       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2720
2721   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2722     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2723   if (isa<UndefValue>(Op1))
2724     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2725
2726   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2727   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2728     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2729     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2730     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2731     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2732     // simplified also.
2733     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2734       if (ST->isNullValue()) {
2735         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2736         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2737           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2738         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2739           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2740         else
2741           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2742         return &I;
2743       }
2744     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2745     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2746       if (ST->isNullValue()) {
2747         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2748         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2749           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2750         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2751           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2752         else
2753           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2754         return &I;
2755       }
2756   }
2757
2758   return 0;
2759 }
2760
2761 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2762 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2763 /// remainder instructions.
2764 /// @brief Common integer remainder transforms
2765 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2766   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2767
2768   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2769     return common;
2770
2771   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2772     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2773     if (RHS->equalsInt(0))
2774       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2775     
2776     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2777       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2778
2779     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2780       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2781         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2782           return R;
2783       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2784         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2785           return NV;
2786       }
2787       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2788       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2789         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2790     }
2791   }
2792
2793   return 0;
2794 }
2795
2796 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2797   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2798
2799   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2800     return common;
2801   
2802   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2803     // X urem C^2 -> X and C
2804     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2805     // if so, convert to a bitwise and.
2806     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2807       if (C->getValue().isPowerOf2())
2808         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2809   }
2810
2811   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2812     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2813     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2814         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2815       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2816         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2817         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2818                                                                    "tmp"), I);
2819         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2820       }
2821     }
2822   }
2823
2824   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2825   // where C1&C2 are powers of two.
2826   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2827     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2828       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2829         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2830         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2831             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2832           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2833             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2834           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2835             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2836           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2837         }
2838       }
2839   }
2840   
2841   return 0;
2842 }
2843
2844 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2845   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2846
2847   // Handle the integer rem common cases
2848   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2849     return common;
2850   
2851   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2852     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2853         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2854       // X % -Y -> X % Y
2855       AddUsesToWorkList(I);
2856       I.setOperand(1, RHSNeg);
2857       return &I;
2858     }
2859  
2860   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2861   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2862   if (I.getType()->isInteger()) {
2863     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2864     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2865       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2866       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2867     }
2868   }
2869
2870   return 0;
2871 }
2872
2873 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2874   return commonRemTransforms(I);
2875 }
2876
2877 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2878 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2879   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2880   if (!isSigned)
2881     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2882   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2883 }
2884
2885 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2886 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2887   if (!isSigned)
2888     return C->getValue() == 1; // unsigned
2889     
2890   // Calculate 1111111111000000000000
2891   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2892   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2893 }
2894
2895 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2896 // constant.
2897 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2898   return CI->getValue().isPowerOf2();
2899 }
2900
2901 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2902 // This is the same as lowones(~X).
2903 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2904   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2905 }
2906
2907 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2908 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2909 ///
2910 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2911 ///
2912 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2913 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2914 ///
2915 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2916 ///   0  A > B
2917 ///   1  A == B
2918 ///   2  A < B
2919 ///
2920 /// <=>  Value  Definition
2921 /// 000     0   Always false
2922 /// 001     1   A >  B
2923 /// 010     2   A == B
2924 /// 011     3   A >= B
2925 /// 100     4   A <  B
2926 /// 101     5   A != B
2927 /// 110     6   A <= B
2928 /// 111     7   Always true
2929 ///  
2930 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2931   switch (ICI->getPredicate()) {
2932     // False -> 0
2933   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2934   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2935   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2936   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2937   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2938   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2939   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2940   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2941   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2942   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2943     // True -> 7
2944   default:
2945     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2946     return 0;
2947   }
2948 }
2949
2950 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2951 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2952 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2953 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2954 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2955   switch (code) {
2956   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2957   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2958   case  1: 
2959     if (sign)
2960       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2961     else
2962       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2963   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2964   case  3: 
2965     if (sign)
2966       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2967     else
2968       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2969   case  4: 
2970     if (sign)
2971       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2972     else
2973       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2974   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2975   case  6: 
2976     if (sign)
2977       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2978     else
2979       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2980   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2981   }
2982 }
2983
2984 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2985   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2986     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2987      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2988     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2989      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2990 }
2991
2992 namespace { 
2993 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2994 struct FoldICmpLogical {
2995   InstCombiner &IC;
2996   Value *LHS, *RHS;
2997   ICmpInst::Predicate pred;
2998   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2999     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3000       pred(ICI->getPredicate()) {}
3001   bool shouldApply(Value *V) const {
3002     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3003       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3004         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
3005                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
3006     return false;
3007   }
3008   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3009     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3010     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3011       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3012       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3013     }
3014
3015     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3016     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3017     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3018     unsigned Code;
3019     switch (Log.getOpcode()) {
3020     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3021     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3022     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3023     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3024     }
3025
3026     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3027                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3028       
3029     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3030     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3031       return I;
3032     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3033     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3034   }
3035 };
3036 } // end anonymous namespace
3037
3038 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3039 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3040 // guaranteed to be a binary operator.
3041 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3042                                     ConstantInt *OpRHS,
3043                                     ConstantInt *AndRHS,
3044                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3045   Value *X = Op->getOperand(0);
3046   Constant *Together = 0;
3047   if (!Op->isShift())
3048     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3049
3050   switch (Op->getOpcode()) {
3051   case Instruction::Xor:
3052     if (Op->hasOneUse()) {
3053       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3054       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3055       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3056       And->takeName(Op);
3057       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3058     }
3059     break;
3060   case Instruction::Or:
3061     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3062       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3063
3064     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3065       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3066       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3067       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3068       Or->takeName(Op);
3069       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3070     }
3071     break;
3072   case Instruction::Add:
3073     if (Op->hasOneUse()) {
3074       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3075       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3076       // single bit constant.
3077       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3078
3079       // If there is only one bit set...
3080       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3081         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3082         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3083         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3084         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3085
3086         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3087         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3088           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3089           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3090           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3091           // no effect.
3092           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3093             TheAnd.setOperand(0, X);
3094             return &TheAnd;
3095           } else {
3096             // Pull the XOR out of the AND.
3097             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3098             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3099             NewAnd->takeName(Op);
3100             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3101           }
3102         }
3103       }
3104     }
3105     break;
3106
3107   case Instruction::Shl: {
3108     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3109     // the anded constant includes them, clear them now!
3110     //
3111     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3112     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3113     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3114     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3115
3116     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3117     // Masking out bits that the shift already masks
3118       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3119     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3120       TheAnd.setOperand(1, CI);
3121       return &TheAnd;
3122     }
3123     break;
3124   }
3125   case Instruction::LShr:
3126   {
3127     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3128     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3129     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3130     //
3131     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3132     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3133     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3134     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3135
3136     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3137     // Masking out bits that the shift already masks.
3138       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3139     } else if (CI != AndRHS) {
3140       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3141       return &TheAnd;
3142     }
3143     break;
3144   }
3145   case Instruction::AShr:
3146     // Signed shr.
3147     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3148     // with an and.
3149     if (Op->hasOneUse()) {
3150       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3151       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3152       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3153       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3154       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3155         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3156         // Make the argument unsigned.
3157         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3158         ShVal = InsertNewInstBefore(
3159             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3160                                    Op->getName()), TheAnd);
3161         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3162       }
3163     }
3164     break;
3165   }
3166   return 0;
3167 }
3168
3169
3170 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3171 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3172 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3173 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3174 /// insert new instructions.
3175 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3176                                            bool isSigned, bool Inside, 
3177                                            Instruction &IB) {
3178   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3179             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3180          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3181     
3182   if (Inside) {
3183     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3184       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3185
3186     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3187     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3188       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3189         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3190       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3191     }
3192
3193     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3194     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3195     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3196     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3197     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3198     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3199   }
3200
3201   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3202     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3203
3204   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3205   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3206   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3207     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3208         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3209     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3210   }
3211
3212   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3213   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3214   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3215   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3216   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3217   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3218   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3219 }
3220
3221 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3222 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3223 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3224 // not, since all 1s are not contiguous.
3225 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3226   const APInt& V = Val->getValue();
3227   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3228   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3229
3230   // look for the first zero bit after the run of ones
3231   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3232   // look for the first non-zero bit
3233   ME = V.getActiveBits(); 
3234   return true;
3235 }
3236
3237 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3238 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3239 /// the following xforms:
3240 /// 
3241 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3242 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3243 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3244 ///
3245 /// return (A +/- B).
3246 ///
3247 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3248                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3249                                         Instruction &I) {
3250   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3251   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3252       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3253
3254   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3255
3256   switch (LHSI->getOpcode()) {
3257   default: return 0;
3258   case Instruction::And:
3259     if (And(N, Mask) == Mask) {
3260       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3261       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3262            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3263           Mask->getValue().getBitWidth())
3264         break;
3265
3266       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3267       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3268       // is all N is, ignore it.
3269       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3270       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3271         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3272         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3273         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3274           break;
3275       }
3276     }
3277     return 0;
3278   case Instruction::Or:
3279   case Instruction::Xor:
3280     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3281     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3282          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3283         && And(N, Mask)->isZero())
3284       break;
3285     return 0;
3286   }
3287   
3288   Instruction *New;
3289   if (isSub)
3290     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3291   else
3292     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3293   return InsertNewInstBefore(New, I);
3294 }
3295
3296 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3297   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3298   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3299
3300   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3301     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3302
3303   // and X, X = X
3304   if (Op0 == Op1)
3305     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3306
3307   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3308   // purpose is to compute bits we don't care about.
3309   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3310     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3311     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3312     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3313                              KnownZero, KnownOne))
3314       return &I;
3315   } else {
3316     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3317       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3318         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3319     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3320       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3321     }
3322   }
3323   
3324   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3325     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3326     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3327
3328     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3329     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3330       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3331       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3332       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3333       switch (Op0I->getOpcode()) {
3334       case Instruction::Xor:
3335       case Instruction::Or:
3336         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3337         if (Op0I->hasOneUse()) {
3338           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3339             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3340             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3341                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3342             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3343             return BinaryOperator::create(
3344                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3345           }
3346           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3347               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3348             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3349             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3350                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3351             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3352             return BinaryOperator::create(
3353                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3354           }
3355         }
3356
3357         break;
3358       case Instruction::Add:
3359         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3360         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3361         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3362         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3363           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3364         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3365           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3366         break;
3367
3368       case Instruction::Sub:
3369         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3370         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3371         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3372         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3373           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3374         break;
3375       }
3376
3377       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3378         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3379           return Res;
3380     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3381       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3382       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3383       // frequently occurs for bitfield accesses.
3384       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3385         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3386             CastOp->getNumOperands() == 2)
3387           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3388             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3389               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3390               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3391               // This will fold the two constants together, which may allow 
3392               // other simplifications.
3393               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3394                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3395                 CastOp->getName()+".shrunk");
3396               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3397               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3398               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3399               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3400               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3401             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3402               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3403               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3404               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3405               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3406                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3407             }
3408       }
3409     }
3410
3411     // Try to fold constant and into select arguments.
3412     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3413       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3414         return R;
3415     if (isa<PHINode>(Op0))
3416       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3417         return NV;
3418   }
3419
3420   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3421   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3422
3423   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3424     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3425
3426   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3427   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3428     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3429                                                I.getName()+".demorgan");
3430     InsertNewInstBefore(Or, I);
3431     return BinaryOperator::createNot(Or);
3432   }
3433   
3434   {
3435     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3436     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3437       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3438         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3439     
3440       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3441       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3442         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3443           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3444       }
3445     }
3446     
3447     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3448       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3449         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3450
3451       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3452       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3453         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3454           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3455       }
3456     }
3457     
3458     if (Op0->hasOneUse() &&
3459         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3460       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3461         I.swapOperands();     // Simplify below
3462         std::swap(Op0, Op1);
3463       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3464         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3465         I.swapOperands();     // Simplify below
3466         std::swap(Op0, Op1);
3467       }
3468     }
3469     if (Op1->hasOneUse() &&
3470         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3471       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3472         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3473         std::swap(A, B);
3474       }
3475       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3476         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3477         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3478         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3479       }
3480     }
3481   }
3482   
3483   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3484     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3485     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3486       return R;
3487
3488     Value *LHSVal, *RHSVal;
3489     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3490     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3491     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3492       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3493         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3494             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3495             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3496             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3497             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3498             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3499             
3500             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3501             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3502              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3503                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3504           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3505           ICmpInst::Predicate GT;
3506           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3507               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3508                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3509             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3510           else
3511             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3512           
3513           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3514           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3515           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3516             std::swap(LHS, RHS);
3517             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3518             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3519           }
3520
3521           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3522           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3523           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3524           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3525           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3526           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3527           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3528
3529           switch (LHSCC) {
3530           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3531           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3532             switch (RHSCC) {
3533             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3534             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3535             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3536             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3537               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3538             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3539             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3540             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3541               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3542             }
3543           case ICmpInst::ICMP_NE:
3544             switch (RHSCC) {
3545             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3546             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3547               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3548                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3549               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3550             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3551               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3552                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3553               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3554             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3555             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3556             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3557               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3558             case ICmpInst::ICMP_NE:
3559               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3560                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3561                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3562                                                       LHSVal->getName()+".off");
3563                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3564                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3565                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3566               }
3567               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3568             }
3569             break;
3570           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3571             switch (RHSCC) {
3572             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3573             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3574             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3575               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3576             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3577               break;
3578             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3579             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3580               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3581             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3582               break;
3583             }
3584             break;
3585           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3586             switch (RHSCC) {
3587             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3588             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3589             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3590               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3591             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3592               break;
3593             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3594             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3595               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3596             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3597               break;
3598             }
3599             break;
3600           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3601             switch (RHSCC) {
3602             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3603             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3604               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3605             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3606               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3607             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3608               break;
3609             case ICmpInst::ICMP_NE:
3610               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3611                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3612               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3613             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3614               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3615                                      true, I);
3616             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3617               break;
3618             }
3619             break;
3620           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3621             switch (RHSCC) {
3622             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3623             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3624             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3625               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3626             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3627               break;
3628             case ICmpInst::ICMP_NE:
3629               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3630                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3631               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3632             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3633               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3634                                      true, I);
3635             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3636               break;
3637             }
3638             break;
3639           }
3640         }
3641   }
3642
3643   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3644   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3645     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3646       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3647         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3648         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3649             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3650             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3651                               I.getType(), TD) &&
3652             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3653                               I.getType(), TD)) {
3654           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3655                                                          Op1C->getOperand(0),
3656                                                          I.getName());
3657           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3658           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3659         }
3660       }
3661     
3662   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3663   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3664     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3665       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3666           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3667           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3668         Instruction *NewOp =
3669           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3670                                                         SI1->getOperand(0),
3671                                                         SI0->getName()), I);
3672         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3673                                       SI1->getOperand(1));
3674       }
3675   }
3676
3677   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3678   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3679     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3680       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3681           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3682         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3683           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3684             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3685             // false.
3686             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3687               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3688             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3689                                 RHS->getOperand(0));
3690           }
3691     }
3692   }
3693       
3694   return Changed ? &I : 0;
3695 }
3696
3697 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3698 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3699 /// yet, fill it in and return false.
3700 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3701   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3702   if (I == 0) return true;
3703
3704   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3705   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3706     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3707            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3708   
3709   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3710   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3711   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3712   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3713     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3714     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3715         8*(ByteValues.size()-1))
3716       return true;
3717     
3718     unsigned DestNo;
3719     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3720       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3721       DestNo = ByteValues.size()-1;
3722     } else {
3723       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3724       DestNo = 0;
3725     }
3726     
3727     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3728     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3729     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3730       return true;
3731     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3732     return false;
3733   }
3734   
3735   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3736   // don't have this.
3737   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3738   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3739   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3740       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3741     return true;
3742   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3743
3744   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3745   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3746       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3747     return true;
3748   
3749   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3750   unsigned DestByte;
3751   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3752     return true;
3753   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3754   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3755     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3756       break;
3757   // Unknown mask for bswap.
3758   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3759   
3760   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3761   unsigned SrcByte;
3762   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3763     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3764   else
3765     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3766   
3767   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3768   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3769     return true;
3770   
3771   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3772   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3773   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3774     return true;
3775   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3776   return false;
3777 }
3778
3779 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3780 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3781 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3782   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3783   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3784     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3785   
3786   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3787   /// defines each byte.
3788   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3789   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3790     
3791   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3792   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3793       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3794     return 0;
3795   
3796   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3797   Value *V = ByteValues[0];
3798   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3799   
3800   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3801   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3802     if (ByteValues[i] != V)
3803       return 0;
3804   const Type *Tys[] = { ITy };
3805   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3806   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3807   return new CallInst(F, V);
3808 }
3809
3810
3811 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3812   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3813   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3814
3815   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3816     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3817
3818   // or X, X = X
3819   if (Op0 == Op1)
3820     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3821
3822   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3823   // purpose is to compute bits we don't care about.
3824   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3825     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3826     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3827     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3828                              KnownZero, KnownOne))
3829       return &I;
3830   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3831     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3832   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3833     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3834       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3835   }
3836     
3837
3838   
3839   // or X, -1 == -1
3840   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3841     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3842     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3843     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3844       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3845       InsertNewInstBefore(Or, I);
3846       Or->takeName(Op0);
3847       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3848                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3849     }
3850
3851     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3852     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3853       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3854       InsertNewInstBefore(Or, I);
3855       Or->takeName(Op0);
3856       return BinaryOperator::createXor(Or,
3857                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3858     }
3859
3860     // Try to fold constant and into select arguments.
3861     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3862       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3863         return R;
3864     if (isa<PHINode>(Op0))
3865       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3866         return NV;
3867   }
3868
3869   Value *A = 0, *B = 0;
3870   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3871
3872   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3873     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3874       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3875   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3876     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3877       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3878
3879   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3880   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3881   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3882       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3883       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3884        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3885     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3886       return BSwap;
3887   }
3888   
3889   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3890   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3891       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3892     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3893     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3894     NOr->takeName(Op0);
3895     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3896   }
3897
3898   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3899   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3900       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3901     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3902     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3903     NOr->takeName(Op0);
3904     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3905   }
3906
3907   // (A & C)|(B & D)
3908   Value *C = 0, *D = 0;
3909   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3910       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3911     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3912     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3913     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3914     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3915       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3916       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3917       // replace with V+N.
3918       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3919         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3920             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3921           // Add commutes, try both ways.
3922           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3923             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3924           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3925             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3926         }
3927         // Or commutes, try both ways.
3928         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3929             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3930           // Add commutes, try both ways.
3931           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3932             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3933           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3934             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3935         }
3936       }
3937       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3938     }
3939     
3940     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3941     // terms for V1 & (V2|V3).
3942     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3943       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3944         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3945       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3946         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3947       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3948         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3949       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3950         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3951       
3952       if (V1) {
3953         Value *Or =
3954           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3955         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3956       }
3957     }
3958   }
3959   
3960   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3961   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3962     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3963       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3964           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3965           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3966         Instruction *NewOp =
3967         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3968                                                      SI1->getOperand(0),
3969                                                      SI0->getName()), I);
3970         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3971                                       SI1->getOperand(1));
3972       }
3973   }
3974
3975   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3976     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3977       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3978   } else {
3979     A = 0;
3980   }
3981   // Note, A is still live here!
3982   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3983     if (Op0 == B)
3984       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3985
3986     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3987     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3988       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3989                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3990       return BinaryOperator::createNot(And);
3991     }
3992   }
3993
3994   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3995   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3996     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3997       return R;
3998
3999     Value *LHSVal, *RHSVal;
4000     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4001     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4002     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4003       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4004         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4005             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4006             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4007             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4008             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4009             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4010             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4011             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4012           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4013           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4014           bool NeedsSwap;
4015           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4016             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4017           else
4018             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4019             
4020           if (NeedsSwap) {
4021             std::swap(LHS, RHS);
4022             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4023             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4024           }
4025
4026           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4027           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4028           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4029           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4030           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4031           // equal.
4032           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4033
4034           switch (LHSCC) {
4035           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4036           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4037             switch (RHSCC) {
4038             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4039             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4040               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4041                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4042                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4043                                                       LHSVal->getName()+".off");
4044                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4045                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4046                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4047               }
4048               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4049             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4050             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4051               break;
4052             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4053             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4054             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4055               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4056             }
4057             break;
4058           case ICmpInst::ICMP_NE:
4059             switch (RHSCC) {
4060             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4061             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4062             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4063             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4064               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4065             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4066             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4067             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4068               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4069             }
4070             break;
4071           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4072             switch (RHSCC) {
4073             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4074             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4075               break;
4076             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4077               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4078               // this can cause overflow.
4079               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4080                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4081               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4082                                      false, I);
4083             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4084               break;
4085             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4086             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4087               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4088             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4089               break;
4090             }
4091             break;
4092           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4093             switch (RHSCC) {
4094             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4095             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4096               break;
4097             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4098               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4099               // this can cause overflow.
4100               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4101                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4102               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4103                                      false, I);
4104             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4105               break;
4106             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4107             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4108               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4109             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4110               break;
4111             }
4112             break;
4113           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4114             switch (RHSCC) {
4115             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4116             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4117             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4118               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4119             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4120               break;
4121             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4122             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4123               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4124             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4125               break;
4126             }
4127             break;
4128           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4129             switch (RHSCC) {
4130             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4131             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4132             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4133               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4134             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4135               break;
4136             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4137             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4138               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4139             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4140               break;
4141             }
4142             break;
4143           }
4144         }
4145   }
4146     
4147   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4148   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4149     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4150       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4151         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4152         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4153             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4154             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4155                               I.getType(), TD) &&
4156             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4157                               I.getType(), TD)) {
4158           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4159                                                         Op1C->getOperand(0),
4160                                                         I.getName());
4161           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4162           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4163         }
4164       }
4165   }
4166   
4167     
4168   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4169   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4170     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4171       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4172           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4173         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4174           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4175             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4176             // true.
4177             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4178               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4179             
4180             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4181             // rest.
4182             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4183                                 RHS->getOperand(0));
4184           }
4185     }
4186   }
4187
4188   return Changed ? &I : 0;
4189 }
4190
4191 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4192 struct XorSelf {
4193   Value *RHS;
4194   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4195   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4196   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4197     return &Xor;
4198   }
4199 };
4200
4201
4202 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4203   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4204   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4205
4206   if (isa<UndefValue>(Op1))
4207     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4208
4209   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4210   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4211     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4212     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4213   }
4214   
4215   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4216   // purpose is to compute bits we don't care about.
4217   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4218     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4219     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4220     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4221                              KnownZero, KnownOne))
4222       return &I;
4223   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4224     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4225   }
4226
4227   // Is this a ~ operation?
4228   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4229     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4230     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4231     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4232       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4233           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4234         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4235         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4236           Instruction *NotY =
4237             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4238                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4239           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4240           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4241             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4242           else
4243             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4244         }
4245       }
4246     }
4247   }
4248   
4249   
4250   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4251     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4252     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4253       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4254         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4255                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4256
4257       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4258         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4259                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4260     }
4261
4262     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4263       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4264       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4265         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4266           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4267           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4268                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4269           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4270         }
4271           
4272       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4273         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4274           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4275           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4276             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4277             return BinaryOperator::createSub(
4278                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4279                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4280                                           Op0I->getOperand(0));
4281           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4282             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4283             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4284             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4285
4286           }
4287         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4288           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4289           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4290             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4291             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4292             // NewRHS.
4293             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4294             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4295                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4296             AddToWorkList(Op0I);
4297             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4298             I.setOperand(1, NewRHS);
4299             return &I;
4300           }
4301         }
4302     }
4303
4304     // Try to fold constant and into select arguments.
4305     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4306       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4307         return R;
4308     if (isa<PHINode>(Op0))
4309       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4310         return NV;
4311   }
4312
4313   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4314     if (X == Op1)
4315       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4316
4317   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4318     if (X == Op0)
4319       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4320
4321   
4322   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4323   if (Op1I) {
4324     Value *A, *B;
4325     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4326       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4327         Op1I->swapOperands();
4328         I.swapOperands();
4329         std::swap(Op0, Op1);
4330       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4331         I.swapOperands();     // Simplified below.
4332         std::swap(Op0, Op1);
4333       }
4334     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4335       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4336         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4337       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4338         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4339     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4340       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4341         Op1I->swapOperands();
4342         std::swap(A, B);
4343       }
4344       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4345         I.swapOperands();     // Simplified below.
4346         std::swap(Op0, Op1);
4347       }
4348     }
4349   }
4350   
4351   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4352   if (Op0I) {
4353     Value *A, *B;
4354     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4355       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4356         std::swap(A, B);
4357       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4358         Instruction *NotB =
4359           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4360         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4361       }
4362     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4363       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4364         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4365       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4366         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4367     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4368       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4369         std::swap(A, B);
4370       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4371           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4372         Instruction *N =
4373           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4374         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4375       }
4376     }
4377   }
4378   
4379   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4380   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4381       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4382       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4383       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4384     Instruction *NewOp =
4385       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4386                                                     Op1I->getOperand(0),
4387                                                     Op0I->getName()), I);
4388     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4389                                   Op1I->getOperand(1));
4390   }
4391     
4392   if (Op0I && Op1I) {
4393     Value *A, *B, *C, *D;
4394     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4395     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4396         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4397       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4398         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4399     }
4400     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4401     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4402         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4403       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4404         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4405     }
4406     
4407     // (A & B)^(C & D)
4408     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4409         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4410         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4411       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4412       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4413       if (A == C)
4414         X = A, Y = B, Z = D;
4415       else if (A == D)
4416         X = A, Y = B, Z = C;
4417       else if (B == C)
4418         X = B, Y = A, Z = D;
4419       else if (B == D)
4420         X = B, Y = A, Z = C;
4421       
4422       if (X) {
4423         Instruction *NewOp =
4424         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4425         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4426       }
4427     }
4428   }
4429     
4430   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4431   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4432     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4433       return R;
4434
4435   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4436   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4437     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4438       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4439         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4440         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4441             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4442             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4443                               I.getType(), TD) &&
4444             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4445                               I.getType(), TD)) {
4446           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4447                                                          Op1C->getOperand(0),
4448                                                          I.getName());
4449           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4450           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4451         }
4452       }
4453   }
4454   return Changed ? &I : 0;
4455 }
4456
4457 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4458 /// overflowed for this type.
4459 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4460                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4461   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4462
4463   if (IsSigned)
4464     if (In2->getValue().isNegative())
4465       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4466     else
4467       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4468   else
4469     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4470 }
4471
4472 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4473 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4474 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4475 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4476   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4477   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4478   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4479   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4480
4481   // Build a mask for high order bits.
4482   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4483   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4484
4485   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4486     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4487     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4488     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4489       if (OpC->isZero()) continue;
4490       
4491       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4492       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4493         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4494         
4495         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4496           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4497         else
4498           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4499                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4500                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4501                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4502         continue;
4503       }
4504       
4505       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4506       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4507       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4508       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4509         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4510       else {
4511         // Emit an add instruction.
4512         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4513            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4514                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4515       }
4516       continue;
4517     }
4518     // Convert to correct type.
4519     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4520       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4521         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4522       else
4523         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4524                                                  Op->getName()+".c"), I);
4525     }
4526     if (Size != 1) {
4527       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4528       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4529         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4530       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4531         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4532                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4533     }
4534
4535     // Emit an add instruction.
4536     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4537       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4538                                     cast<Constant>(Result));
4539     else
4540       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4541                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4542   }
4543   return Result;
4544 }
4545
4546 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4547 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4548 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4549                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4550                                        Instruction &I) {
4551   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4552
4553   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4554     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4555       RHS = CI->getOperand(0);
4556
4557   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4558   if (PtrBase == RHS) {
4559     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4560     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4561     // each index is zero or not.
4562     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4563       Instruction *InVal = 0;
4564       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4565       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4566         bool EmitIt = true;
4567         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4568           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4569             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4570           if (C->isNullValue())
4571             EmitIt = false;
4572           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4573             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4574           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4575             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4576                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4577                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4578         }
4579
4580         if (EmitIt) {
4581           Instruction *Comp =
4582             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4583                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4584           if (InVal == 0)
4585             InVal = Comp;
4586           else {
4587             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4588             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4589             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4590               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4591             else                              // True if all are equal
4592               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4593           }
4594         }
4595       }
4596
4597       if (InVal)
4598         return InVal;
4599       else
4600         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4601         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4602                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4603     }
4604
4605     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4606     // the result to fold to a constant!
4607     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4608       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4609       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4610       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4611                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4612     }
4613   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4614     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4615     // compare the base pointer.
4616     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4617       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4618       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4619                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4620       if (IndicesTheSame)
4621         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4622           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4623             IndicesTheSame = false;
4624             break;
4625           }
4626
4627       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4628       if (IndicesTheSame)
4629         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4630                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4631
4632       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4633       // different, bail out.
4634       return 0;
4635     }
4636
4637     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4638     bool AllZeros = true;
4639     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4640       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4641           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4642         AllZeros = false;
4643         break;
4644       }
4645     if (AllZeros)
4646       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4647                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4648
4649     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4650     AllZeros = true;
4651     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4652       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4653           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4654         AllZeros = false;
4655         break;
4656       }
4657     if (AllZeros)
4658       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4659
4660     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4661       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4662       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4663       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4664       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4665         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4666           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4667                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4668             // Irreconcilable differences.
4669             NumDifferences = 2;
4670             break;
4671           } else {
4672             if (NumDifferences++) break;
4673             DiffOperand = i;
4674           }
4675         }
4676
4677       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4678         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4679                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4680                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4681
4682       else if (NumDifferences == 1) {
4683         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4684         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4685         // Make sure we do a signed comparison here.
4686         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4687       }
4688     }
4689
4690     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4691     // the result to fold to a constant!
4692     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4693         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4694       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4695       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4696       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4697       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4698     }
4699   }
4700   return 0;
4701 }
4702
4703 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4704   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4705   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4706
4707   // Fold trivial predicates.
4708   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4709     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4710   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4711     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4712   
4713   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4714   if (Op0 == Op1) {
4715     switch (I.getPredicate()) {
4716     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4717     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4718     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4719     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4720       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4721     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4722     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4723     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4724       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4725       
4726     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4727     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4728     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4729     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4730       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4731       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4732       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4733       return &I;
4734       
4735     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4736     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4737     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4738     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4739       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4740       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4741       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4742       return &I;
4743     }
4744   }
4745     
4746   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4747     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4748
4749   // Handle fcmp with constant RHS
4750   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4751     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4752       switch (LHSI->getOpcode()) {
4753       case Instruction::PHI:
4754         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4755           return NV;
4756         break;
4757       case Instruction::Select:
4758         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4759         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4760         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4761         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4762         if (LHSI->hasOneUse()) {
4763           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4764             // Fold the known value into the constant operand.
4765             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4766             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4767             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4768                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4769                                                       I.getName()), I);
4770           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4771             // Fold the known value into the constant operand.
4772             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4773             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4774             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4775                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4776                                                       I.getName()), I);
4777           }
4778         }
4779
4780         if (Op1)
4781           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4782         break;
4783       }
4784   }
4785
4786   return Changed ? &I : 0;
4787 }
4788
4789 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4790   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4791   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4792   const Type *Ty = Op0->getType();
4793
4794   // icmp X, X
4795   if (Op0 == Op1)
4796     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4797                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4798
4799   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4800     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4801   
4802   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4803   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4804   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4805        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4806       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4807        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4808     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4809                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4810
4811   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4812   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4813     switch (I.getPredicate()) {
4814     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4815     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4816       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4817       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4818       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4819     }
4820     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4821       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4822
4823     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4824     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4825       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4826       // FALL THROUGH
4827     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4828     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4829       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4830       InsertNewInstBefore(Not, I);
4831       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4832     }
4833     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4834     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4835       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4836       // FALL THROUGH
4837     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4838     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4839       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4840       InsertNewInstBefore(Not, I);
4841       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4842     }
4843     }
4844   }
4845
4846   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4847   // can be folded into the comparison.
4848   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4849       Value *A, *B;
4850     
4851     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
4852     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
4853         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4854       // (icmp cond A B) if cond is equality
4855       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
4856     }
4857     
4858     switch (I.getPredicate()) {
4859     default: break;
4860     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4861       if (CI->isMinValue(false))
4862         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4863       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4864         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4865       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4866         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4867       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4868       if (CI->isMinValue(true))
4869         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4870                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4871           
4872       break;
4873
4874     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4875       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4876         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4877       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4878         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4879       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4880         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4881       break;
4882
4883     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4884       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4885         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4886       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4887         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4888       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4889         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4890         
4891       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4892       if (CI->isMaxValue(true))
4893         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4894                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4895       break;
4896
4897     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4898       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4899         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4900       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4901         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4902       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4903         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4904       break;
4905
4906     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4907       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4908         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4909       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4910         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4911       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4912         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4913       break;
4914
4915     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4916       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4917         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4918       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4919         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4920       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4921         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4922       break;
4923
4924     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4925       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4926         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4927       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4928         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4929       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4930         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4931       break;
4932
4933     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4934       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4935         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4936       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4937         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4938       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4939         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4940       break;
4941     }
4942
4943     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4944     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4945     // already been handled above, this requires little checking.
4946     //
4947     switch (I.getPredicate()) {
4948     default: break;
4949     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4950       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4951     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4952       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4953     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4954       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4955     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4956       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4957     }
4958     
4959     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4960     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4961     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4962     
4963     bool UnusedBit;
4964     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4965     
4966     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4967     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4968     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4969                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4970                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4971                              KnownZero, KnownOne, 0))
4972       return &I;
4973         
4974     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4975     // in.
4976     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4977       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4978       // EQ and NE we use unsigned values.
4979       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4980       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4981       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4982         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4983                                                Max);
4984       } else {
4985         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4986                                                  Max);
4987       }
4988       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4989       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4990       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4991         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4992           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4993         break;
4994       case ICmpInst::ICMP_NE:
4995         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4996           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4997         break;
4998       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4999         if (Max.ult(RHSVal))
5000           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5001         if (Min.uge(RHSVal))
5002           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5003         break;
5004       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5005         if (Min.ugt(RHSVal))
5006           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5007         if (Max.ule(RHSVal))
5008           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5009         break;
5010       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5011         if (Max.slt(RHSVal))
5012           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5013         if (Min.sgt(RHSVal))
5014           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5015         break;
5016       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5017         if (Min.sgt(RHSVal))
5018           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5019         if (Max.sle(RHSVal))
5020           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5021         break;
5022       }
5023     }
5024           
5025     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5026     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5027     // instruction can be folded into the icmp 
5028     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5029       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5030         return Res;
5031   }
5032
5033   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5034   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5036       switch (LHSI->getOpcode()) {
5037       case Instruction::GetElementPtr:
5038         if (RHSC->isNullValue()) {
5039           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5040           bool isAllZeros = true;
5041           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5042             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5043                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5044               isAllZeros = false;
5045               break;
5046             }
5047           if (isAllZeros)
5048             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5049                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5050         }
5051         break;
5052
5053       case Instruction::PHI:
5054         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5055           return NV;
5056         break;
5057       case Instruction::Select: {
5058         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5059         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5060         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5061         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5062         if (LHSI->hasOneUse()) {
5063           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5064             // Fold the known value into the constant operand.
5065             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5066             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5067             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5068                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5069                                                    I.getName()), I);
5070           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5071             // Fold the known value into the constant operand.
5072             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5073             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5074             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5075                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5076                                                    I.getName()), I);
5077           }
5078         }
5079
5080         if (Op1)
5081           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5082         break;
5083       }
5084       case Instruction::Malloc:
5085         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5086         // can assume it is successful and remove the malloc.
5087         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5088           AddToWorkList(LHSI);
5089           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5090                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5091         }
5092         break;
5093       }
5094   }
5095
5096   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5097   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5098     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5099       return NI;
5100   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5101     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5102                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5103       return NI;
5104
5105   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5106   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5107   // now.
5108   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5109     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5110         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5111       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5112       // operand, where it can often be eliminated completely.
5113       Op0 = CI->getOperand(0);
5114
5115       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5116       // so eliminate it as well.
5117       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5118         Op1 = CI2->getOperand(0);
5119
5120       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5121       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5122         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5123           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5124         } else {
5125           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5126           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5127         }
5128       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5129     }
5130   }
5131   
5132   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5133     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5134     // This comes up when you have code like
5135     //   int X = A < B;
5136     //   if (X) ...
5137     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5138     // with a constant or another cast from the same type.
5139     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5140       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5141         return R;
5142   }
5143   
5144   if (I.isEquality()) {
5145     Value *A, *B, *C, *D;
5146     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5147       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5148         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5149         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5150                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5151       }
5152
5153       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5154         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5155         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5156           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5157             if (Op1->hasOneUse()) {
5158               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5159               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5160               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5161                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5162             }
5163         
5164         // A^B == A^D -> B == D
5165         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5166         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5167         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5168         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5169       }
5170     }
5171     
5172     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5173         (A == Op0 || B == Op0)) {
5174       // A == (A^B)  ->  B == 0
5175       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5176       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5177                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5178     }
5179     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5180       // (A-B) == A  ->  B == 0
5181       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5182                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5183     }
5184     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5185       // A == (A-B)  ->  B == 0
5186       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5187                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5188     }
5189     
5190     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5191     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5192         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5193         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5194       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5195       
5196       if (A == C) {
5197         X = B; Y = D; Z = A;
5198       } else if (A == D) {
5199         X = B; Y = C; Z = A;
5200       } else if (B == C) {
5201         X = A; Y = D; Z = B;
5202       } else if (B == D) {
5203         X = A; Y = C; Z = B;
5204       }
5205       
5206       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5207         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5208         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5209         I.setOperand(0, Op1);
5210         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5211         return &I;
5212       }
5213     }
5214   }
5215   return Changed ? &I : 0;
5216 }
5217
5218
5219 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5220 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5221 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5222                                           ConstantInt *DivRHS) {
5223   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5224   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5225   
5226   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5227   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5228   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5229   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5230   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5231   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5232   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5233   // if it finds it. 
5234   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5235   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5236     return 0;
5237   if (DivRHS->isZero())
5238     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5239
5240   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5241   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5242   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5243   // instead of computing a divide. 
5244   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5245
5246   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5247   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5248   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5249   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5250                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5251
5252   // Get the ICmp opcode
5253   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5254
5255   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5256   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5257   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5258   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5259   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5260   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5261   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5262   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5263   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5264   
5265   
5266   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5267     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5268     LoBound = Prod;
5269     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5270     if (!HiOverflow)
5271       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5272   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5273     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5274       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5275       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5276       HiBound = DivRHS;
5277     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5278       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5279       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5280       if (!HiOverflow)
5281         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5282     } else {                       // (X / pos) op neg
5283       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5284       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5285       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5286                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5287       HiBound = AddOne(Prod);
5288       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5289     }
5290   } else {                         // Divisor is < 0.
5291     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5292       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5293       LoBound = AddOne(DivRHS);
5294       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5295       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5296         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5297         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5298       }
5299     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5300       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5301       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5302       if (!LoOverflow)
5303         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5304       HiBound = AddOne(Prod);
5305     } else {                       // (X / neg) op neg
5306       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5307       LoBound = Prod;
5308       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5309       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5310     }
5311     
5312     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5313     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5314   }
5315
5316   Value *X = DivI->getOperand(0);
5317   switch (Pred) {
5318   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5319   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5320     if (LoOverflow && HiOverflow)
5321       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5322     else if (HiOverflow)
5323       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5324                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5325     else if (LoOverflow)
5326       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5327                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5328     else
5329       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5330   case ICmpInst::ICMP_NE:
5331     if (LoOverflow && HiOverflow)
5332       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5333     else if (HiOverflow)
5334       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5335                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5336     else if (LoOverflow)
5337       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5338                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5339     else
5340       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5341   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5342   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5343     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5344       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5345     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5346       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5347     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5348   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5349   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5350     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5351       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5352     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5353       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5354     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5355       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5356     else
5357       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5358   }
5359 }
5360
5361
5362 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5363 ///
5364 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5365                                                           Instruction *LHSI,
5366                                                           ConstantInt *RHS) {
5367   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5368   
5369   switch (LHSI->getOpcode()) {
5370   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5371     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5372       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5373       // fold the xor.
5374       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5375           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5376         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5377         
5378         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5379         // the operation, just stop using the Xor.
5380         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5381           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5382           AddToWorkList(LHSI);
5383           return &ICI;
5384         }
5385         
5386         // Was the old condition true if the operand is positive?
5387         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5388         
5389         // If so, the new one isn't.
5390         isTrueIfPositive ^= true;
5391         
5392         if (isTrueIfPositive)
5393           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5394         else
5395           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5396       }
5397     }
5398     break;
5399   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5400     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5401         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5402       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5403       
5404       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5405       // and/compare to be the input width without changing the value
5406       // produced, eliminating a cast.
5407       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5408         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5409         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5410         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5411         // bit would not work.
5412         if (Cast->hasOneUse() &&
5413             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5414              RHSV.isPositive())) {
5415           uint32_t BitWidth = 
5416             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5417           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5418           NewCST.zext(BitWidth);
5419           APInt NewCI = RHSV;
5420           NewCI.zext(BitWidth);
5421           Instruction *NewAnd = 
5422             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5423                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5424           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5425           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5426                               ConstantInt::get(NewCI));
5427         }
5428       }
5429       
5430       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5431       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5432       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5433       // access.
5434       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5435       if (Shift && !Shift->isShift())
5436         Shift = 0;
5437       
5438       ConstantInt *ShAmt;
5439       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5440       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5441       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5442       
5443       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5444       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5445       // rights, as they sign-extend.
5446       if (ShAmt) {
5447         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5448         if (!CanFold) {
5449           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5450           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5451           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5452           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5453           
5454           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5455           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5456                AndCST->getValue()) == 0)
5457             CanFold = true;
5458         }
5459         
5460         if (CanFold) {
5461           Constant *NewCst;
5462           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5463             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5464           else
5465             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5466           
5467           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5468           // compared.
5469           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5470             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5471             // As a special case, check to see if this means that the
5472             // result is always true or false now.
5473             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5474               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5475             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5476               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5477           } else {
5478             ICI.setOperand(1, NewCst);
5479             Constant *NewAndCST;
5480             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5481               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5482             else
5483               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5484             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5485             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5486             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5487             AddUsesToWorkList(ICI);
5488             return &ICI;
5489           }
5490         }
5491       }
5492       
5493       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5494       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5495       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5496       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5497           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5498           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5499         // Compute C << Y.
5500         Value *NS;
5501         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5502           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5503                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5504         } else {
5505           // Insert a logical shift.
5506           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5507                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5508         }
5509         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5510         
5511         // Compute X & (C << Y).
5512         Instruction *NewAnd = 
5513           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5514         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5515         
5516         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5517         return &ICI;
5518       }
5519     }
5520     break;
5521     
5522   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5523     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5524     if (!ShAmt) break;
5525     
5526     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5527     
5528     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5529     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5530     // simplified.
5531     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5532       break;
5533     
5534     if (ICI.isEquality()) {
5535       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5536       // comparison cannot succeed.
5537       Constant *Comp =
5538         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5539       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5540         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5541         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5542         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5543       }
5544       
5545       if (LHSI->hasOneUse()) {
5546         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5547         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5548         Constant *Mask =
5549           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5550         
5551         Instruction *AndI =
5552           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5553                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5554         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5555         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5556                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5557       }
5558     }
5559     
5560     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5561     bool TrueIfSigned = false;
5562     if (LHSI->hasOneUse() &&
5563         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5564       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5565       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5566                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5567       Instruction *AndI =
5568         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5569                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5570       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5571       
5572       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5573                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5574     }
5575     break;
5576   }
5577     
5578   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5579   case Instruction::AShr: {
5580     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5581     if (!ShAmt) break;
5582
5583     if (ICI.isEquality()) {
5584       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5585       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5586       // simplified.
5587       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5588       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5589         break;
5590       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5591       
5592       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5593       // comparison cannot succeed.
5594       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5595       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5596         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5597       else
5598         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5599       
5600       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5601         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5602         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5603         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5604       }
5605       
5606       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5607         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5608         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5609         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5610         
5611         Instruction *AndI =
5612           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5613                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5614         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5615         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5616                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5617       }
5618     }
5619     break;
5620   }
5621     
5622   case Instruction::SDiv:
5623   case Instruction::UDiv:
5624     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5625     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5626     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5627     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5628     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5629     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5630     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5631       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5632                                           DivRHS))
5633         return R;
5634     break;
5635   }
5636   
5637   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5638   if (ICI.isEquality()) {
5639     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5640     
5641     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5642     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5643     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5644       switch (BO->getOpcode()) {
5645       case Instruction::SRem:
5646         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5647         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5648           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5649           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5650             Instruction *NewRem =
5651               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5652                                          BO->getName());
5653             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5654             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5655                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5656           }
5657         }
5658         break;
5659       case Instruction::Add:
5660         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5661         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5662           if (BO->hasOneUse())
5663             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5664                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5665         } else if (RHSV == 0) {
5666           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5667           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5668           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5669           
5670           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5671             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5672           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5673             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5674           else if (BO->hasOneUse()) {
5675             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5676             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5677             Neg->takeName(BO);
5678             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5679           }
5680         }
5681         break;
5682       case Instruction::Xor:
5683         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5684         // the explicit xor.
5685         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5686           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5687                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5688         
5689         // FALLTHROUGH
5690       case Instruction::Sub:
5691         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5692         if (RHSV == 0)
5693           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5694                               BO->getOperand(1));
5695         break;
5696         
5697       case Instruction::Or:
5698         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5699         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5700         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5701           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5702           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5703             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5704                                                              isICMP_NE));
5705         }
5706         break;
5707         
5708       case Instruction::And:
5709         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5710           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5711           // comparison can never succeed!
5712           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5713             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5714                                                              isICMP_NE));
5715           
5716           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5717           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5718             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5719                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5720                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5721           
5722           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5723           if (isSignBit(BOC)) {
5724             Value *X = BO->getOperand(0);
5725             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5726             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5727               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5728             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5729           }
5730           
5731           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5732           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5733             Value *X = BO->getOperand(0);
5734             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5735             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5736               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5737             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5738           }
5739         }
5740       default: break;
5741       }
5742     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5743       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5744       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5745         AddToWorkList(II);
5746         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5747         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5748         return &ICI;
5749       }
5750     }
5751   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5752             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5753             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5754     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5755       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5756       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5757       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5758       if (SrcTy->isInteger() && 
5759           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5760         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5761         // smaller constant values.
5762         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5763           // X u< 128 => X s> -1
5764           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5765                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5766         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5767                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5768           // X u> 127 => X s< 0
5769           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5770                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5771         }
5772       }
5773     }
5774   }
5775   return 0;
5776 }
5777
5778 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5779 /// We only handle extending casts so far.
5780 ///
5781 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5782   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5783   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5784   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5785   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5786   Value *RHSCIOp;
5787
5788   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5789   // integer type is the same size as the pointer type.
5790   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5791       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5792          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5793     Value *RHSOp = 0;
5794     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5795       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5796     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5797       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5798       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5799       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5800         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
5801     }
5802
5803     if (RHSOp)
5804       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5805   }
5806   
5807   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5808   // Enforce this.
5809   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5810       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5811     return 0;
5812
5813   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5814   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5815
5816   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5817     // Not an extension from the same type?
5818     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5819     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5820       return 0;
5821     
5822     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5823     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5824     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5825       return 0;
5826
5827     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5828     // then we can't handle this.
5829     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5830       return 0;
5831     
5832     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5833     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5834   }
5835
5836   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5837   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5838   if (!CI)
5839     return 0;
5840
5841   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5842   // reextended to DestTy.
5843   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5844   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5845
5846   // If the re-extended constant didn't change...
5847   if (Res2 == CI) {
5848     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5849     // For example, we might have:
5850     //    %A = sext short %X to uint
5851     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5852     // It is incorrect to transform this into 
5853     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5854     // because %A may have negative value. 
5855     //
5856     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5857     // OR operation is EQ/NE.
5858     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5859       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5860     else
5861       return 0;
5862   }
5863
5864   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5865   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5866
5867   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5868   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5869   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5870     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5871   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5872     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5873
5874   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5875   // should have been folded away previously and not enter in here.
5876   Value *Result;
5877   if (isSignedCmp) {
5878     // We're performing a signed comparison.
5879     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5880       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5881     else
5882       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5883   } else {
5884     // We're performing an unsigned comparison.
5885     if (isSignedExt) {
5886       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5887       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5888       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5889       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5890                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5891     } else {
5892       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5893       Result = ConstantInt::getTrue();
5894     }
5895   }
5896
5897   // Finally, return the value computed.
5898   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5899       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5900     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5901   } else {
5902     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5903             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5904            "ICmp should be folded!");
5905     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5906       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5907     else
5908       return BinaryOperator::createNot(Result);
5909   }
5910 }
5911
5912 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5913   return commonShiftTransforms(I);
5914 }
5915
5916 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5917   return commonShiftTransforms(I);
5918 }
5919
5920 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5921   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
5922     return R;
5923   
5924   Value *Op0 = I.getOperand(0);
5925   
5926   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5927   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5928     if (CSI->isAllOnesValue())
5929       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5930   
5931   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5932   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5933                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
5934     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
5935   
5936   return 0;
5937 }
5938
5939 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5940   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5941   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5942
5943   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5944   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5945   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5946       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5947     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5948   
5949   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5950     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5951       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5952     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5953       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5954   }
5955   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5956     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5957       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5958     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5959       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5960   }
5961
5962   // Try to fold constant and into select arguments.
5963   if (isa<Constant>(Op0))
5964     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5965       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5966         return R;
5967
5968   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5969     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5970       return Res;
5971   return 0;
5972 }
5973
5974 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5975                                                BinaryOperator &I) {
5976   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5977
5978   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5979   // purpose is to compute bits we don't care about.
5980   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5981   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5982   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5983                            KnownZero, KnownOne))
5984     return &I;
5985   
5986   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5987   // of a signed value.
5988   //
5989   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5990     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5991       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5992     else {
5993       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5994       return &I;
5995     }
5996   }
5997   
5998   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5999   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6000     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6001       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6002         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6003                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6004   
6005   // Try to fold constant and into select arguments.
6006   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6007     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6008       return R;
6009   if (isa<PHINode>(Op0))
6010     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6011       return NV;
6012   
6013   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6014   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6015     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6016     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6017     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6018     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6019     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6020     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6021     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6022         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6023       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6024       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6025       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6026                                                 I.getName());
6027       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6028
6029       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6030       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6031       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6032       // other xforms later if dead.
6033       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6034       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6035       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6036       
6037       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6038       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6039       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6040       // mask as appropriate.
6041       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6042         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6043       else {
6044         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6045         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6046       }
6047
6048       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6049                                                    TI->getName());
6050       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6051
6052       // Return the value truncated to the interesting size.
6053       return new TruncInst(And, I.getType());
6054     }
6055   }
6056   
6057   if (Op0->hasOneUse()) {
6058     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6059       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6060       Value *V1, *V2;
6061       ConstantInt *CC;
6062       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6063         default: break;
6064         case Instruction::Add:
6065         case Instruction::And:
6066         case Instruction::Or:
6067         case Instruction::Xor: {
6068           // These operators commute.
6069           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6070           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6071               match(Op0BO->getOperand(1),
6072                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6073             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6074                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6075                                             Op0BO->getName());
6076             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6077             Instruction *X = 
6078               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6079                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6080             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6081             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6082             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6083                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6084           }
6085           
6086           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6087           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6088           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6089               match(Op0BOOp1, 
6090                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6091               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6092               V2 == Op1) {
6093             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6094                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6095                                                      Op0BO->getName());
6096             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6097             Instruction *XM =
6098               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6099                                         V1->getName()+".mask");
6100             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6101             
6102             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6103           }
6104         }
6105           
6106         // FALL THROUGH.
6107         case Instruction::Sub: {
6108           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6109           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6110               match(Op0BO->getOperand(0),
6111                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6112             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6113                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6114                                                      Op0BO->getName());
6115             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6116             Instruction *X =
6117               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6118                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6119             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6120             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6121             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6122                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6123           }
6124           
6125           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6126           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6127               match(Op0BO->getOperand(0),
6128                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6129                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6130               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6131                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6132             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6133                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6134                                                      Op0BO->getName());
6135             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6136             Instruction *XM =
6137               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6138                                         V1->getName()+".mask");
6139             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6140             
6141             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6142           }
6143           
6144           break;
6145         }
6146       }
6147       
6148       
6149       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6150       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6151       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6152         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6153         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6154         
6155         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6156           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6157           case Instruction::Add:
6158             isValid = isLeftShift;
6159             break;
6160           case Instruction::Or:
6161           case Instruction::Xor:
6162             highBitSet = false;
6163             break;
6164           case Instruction::And:
6165             highBitSet = true;
6166             break;
6167         }
6168         
6169         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6170         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6171         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6172         // the constant which would cause it to be modified for this
6173         // operation.
6174         //
6175         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6176           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6177         
6178         if (isValid) {
6179           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6180           
6181           Instruction *NewShift =
6182             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6183           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6184           NewShift->takeName(Op0BO);
6185           
6186           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6187                                         NewRHS);
6188         }
6189       }
6190     }
6191   }
6192   
6193   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6194   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6195   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6196     ShiftOp = 0;
6197   
6198   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6199     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6200     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6201     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6202     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6203     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6204     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6205     
6206     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6207     if (AmtSum > TypeBits)
6208       AmtSum = TypeBits;
6209     
6210     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6211     
6212     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6213     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6214       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6215                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6216     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6217                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6218       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6219       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6220     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6221                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6222       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6223       Instruction *Shift =
6224         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6225       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6226
6227       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6228       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6229     }
6230     
6231     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6232     // right.  See if the amounts are equal.
6233     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6234       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6235       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6236         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6237         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6238       }
6239       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6240       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6241         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6242         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6243       }
6244       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6245       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6246       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6247       // generators.
6248       const Type *SExtType = 0;
6249       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6250       case 1  :
6251       case 8  :
6252       case 16 :
6253       case 32 :
6254       case 64 :
6255       case 128:
6256         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6257         break;
6258       default: break;
6259       }
6260       if (SExtType) {
6261         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6262         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6263         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6264       }
6265       // Otherwise, we can't handle it yet.
6266     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6267       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6268       
6269       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6270       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6271         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6272                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6273         Instruction *Shift =
6274           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6275         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6276         
6277         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6278         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6279       }
6280       
6281       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6282       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6283         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6284         Instruction *Shift =
6285           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6286         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6287         
6288         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6289         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6290       }
6291       
6292       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6293     } else {
6294       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6295       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6296
6297       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6298       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6299         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6300                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6301         Instruction *Shift =
6302           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6303                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6304         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6305         
6306         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6307         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6308       }
6309       
6310       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6311       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6312         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6313         Instruction *Shift =
6314           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6315         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6316         
6317         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6318         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6319       }
6320       
6321       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6322     }
6323   }
6324   return 0;
6325 }
6326
6327
6328 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6329 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6330 /// X*Scale+Offset.
6331 ///
6332 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6333                                         int &Offset) {
6334   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6335   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6336     Offset = CI->getZExtValue();
6337     Scale  = 0;
6338     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6339   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6340     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6341       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6342         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6343         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6344         Offset = 0;
6345         return I->getOperand(0);
6346       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6347         // This value is scaled by 'RHS'.
6348         Scale = RHS->getZExtValue();
6349         Offset = 0;
6350         return I->getOperand(0);
6351       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6352         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6353         // where C1 is divisible by C2.
6354         unsigned SubScale;
6355         Value *SubVal = 
6356           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6357         Offset += RHS->getZExtValue();
6358         Scale = SubScale;
6359         return SubVal;
6360       }
6361     }
6362   }
6363
6364   // Otherwise, we can't look past this.
6365   Scale = 1;
6366   Offset = 0;
6367   return Val;
6368 }
6369
6370
6371 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6372 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6373 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6374                                                    AllocationInst &AI) {
6375   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6376   
6377   // Remove any uses of AI that are dead.
6378   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6379   
6380   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6381     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6382     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6383       while (UI != E && *UI == User)
6384         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6385       
6386       ++NumDeadInst;
6387       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6388       EraseInstFromFunction(*User);
6389     }
6390   }
6391   
6392   // Get the type really allocated and the type casted to.
6393   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6394   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6395   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6396
6397   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6398   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6399   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6400
6401   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6402   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6403   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6404   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6405
6406   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6407   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6408   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6409
6410   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6411   // size argument.
6412   unsigned ArraySizeScale;
6413   int ArrayOffset;
6414   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6415     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6416  
6417   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6418   // do the xform.
6419   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6420       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6421
6422   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6423   Value *Amt = 0;
6424   if (Scale == 1) {
6425     Amt = NumElements;
6426   } else {
6427     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6428     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6429     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6430       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6431     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6432     else if (Scale != 1) {
6433       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6434       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6435     }
6436   }
6437   
6438   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6439     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6440     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6441     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6442   }
6443   
6444   AllocationInst *New;
6445   if (isa<MallocInst>(AI))
6446     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6447   else
6448     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6449   InsertNewInstBefore(New, AI);
6450   New->takeName(&AI);
6451   
6452   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6453   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6454   // die soon.
6455   if (!AI.hasOneUse()) {
6456     AddUsesToWorkList(AI);
6457     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6458     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6459     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6460     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6461     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6462   }
6463   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6464 }
6465
6466 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6467 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6468 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6469 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6470 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6471 ///
6472 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6473 /// extension operation if Ty is larger.
6474 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6475                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6476   // We can always evaluate constants in another type.
6477   if (isa<ConstantInt>(V))
6478     return true;
6479   
6480   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6481   if (!I) return false;
6482   
6483   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6484   
6485   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6486   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6487     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6488     // it, and this will remove a cast overall.
6489     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6490       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6491       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6492       // casts first.
6493       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6494         ++NumCastsRemoved;
6495       return true;
6496     }
6497   }
6498
6499   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6500   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6501   if (!I->hasOneUse()) return false;
6502
6503   switch (I->getOpcode()) {
6504   case Instruction::Add:
6505   case Instruction::Sub:
6506   case Instruction::And:
6507   case Instruction::Or:
6508   case Instruction::Xor:
6509     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6510     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6511                                       NumCastsRemoved) &&
6512            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6513                                       NumCastsRemoved);
6514
6515   case Instruction::Mul:
6516     break;
6517     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
6518     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
6519            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6520                                       NumCastsRemoved) &&
6521            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6522                                       NumCastsRemoved);
6523
6524   case Instruction::Shl:
6525     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6526     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6527     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6528       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6529       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6530           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6531         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6532                                           NumCastsRemoved);
6533     }
6534     break;
6535   case Instruction::LShr:
6536     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6537     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6538     // already zeros.
6539     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6540       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6541       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6542       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6543           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6544             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6545           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6546         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6547                                           NumCastsRemoved);
6548       }
6549     }
6550     break;
6551   case Instruction::ZExt:
6552   case Instruction::SExt:
6553   case Instruction::Trunc:
6554     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6555     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6556     // of casts in the input.
6557     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6558       return true;
6559     
6560     break;
6561   default:
6562     // TODO: Can handle more cases here.
6563     break;
6564   }
6565   
6566   return false;
6567 }
6568
6569 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6570 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6571 /// evaluate the expression.
6572 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6573                                              bool isSigned) {
6574   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6575     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6576
6577   // Otherwise, it must be an instruction.
6578   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6579   Instruction *Res = 0;
6580   switch (I->getOpcode()) {
6581   case Instruction::Add:
6582   case Instruction::Sub:
6583   case Instruction::Mul:
6584   case Instruction::And:
6585   case Instruction::Or:
6586   case Instruction::Xor:
6587   case Instruction::AShr:
6588   case Instruction::LShr:
6589   case Instruction::Shl: {
6590     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6591     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6592     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6593                                  LHS, RHS, I->getName());
6594     break;
6595   }    
6596   case Instruction::Trunc:
6597   case Instruction::ZExt:
6598   case Instruction::SExt:
6599     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6600     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6601     // new.
6602     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6603       return I->getOperand(0);
6604     
6605     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6606     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6607                            Ty, I->getName());
6608     break;
6609   default: 
6610     // TODO: Can handle more cases here.
6611     assert(0 && "Unreachable!");
6612     break;
6613   }
6614   
6615   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6616 }
6617
6618 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6619 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6620   Value *Src = CI.getOperand(0);
6621
6622   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6623   // eliminate it now.
6624   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6625     if (Instruction::CastOps opc = 
6626         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6627       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6628       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6629       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6630     }
6631   }
6632
6633   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6634   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6635     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6636       return NV;
6637
6638   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6639   if (isa<PHINode>(Src))
6640     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6641       return NV;
6642   
6643   return 0;
6644 }
6645
6646 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6647 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6648   Value *Src = CI.getOperand(0);
6649   
6650   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6651     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6652     // this into a cast of the original pointer!
6653     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6654       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6655       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6656       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6657       AddToWorkList(GEP);
6658       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6659       return &CI;
6660     }
6661     
6662     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6663     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6664     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6665     // non-type-safe code.
6666     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6667       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6668         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6669         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6670         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6671         
6672         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6673         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6674         const Type *GEPIdxTy =
6675           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6676         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6677           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6678           
6679           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6680           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6681           // is something like [0 x {int, int}]
6682           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6683           int64_t FirstIdx = 0;
6684           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6685             FirstIdx = Offset/TySize;
6686             Offset %= TySize;
6687           
6688             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6689             if (Offset < 0) {
6690               --FirstIdx;
6691               Offset += TySize;
6692               assert(Offset >= 0);
6693             }
6694             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6695           }
6696           
6697           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6698
6699           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6700           while (Offset) {
6701             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6702               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6703               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6704                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6705                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6706               
6707                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6708                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6709               } else {
6710                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6711                 Offset = 0;
6712                 OrigBase = 0;
6713               }
6714             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6715               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6716               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6717                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6718                 Offset %= EltSize;
6719               } else {
6720                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6721               }
6722               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6723             } else {
6724               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6725               Offset = 0;
6726               OrigBase = 0;
6727             }
6728           }
6729           if (OrigBase) {
6730             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6731             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6732             // two.
6733             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6734                                                       NewIndices.begin(),
6735                                                       NewIndices.end(), "");
6736             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6737             NGEP->takeName(GEP);
6738             
6739             if (isa<BitCastInst>(CI))
6740               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6741             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6742             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6743           }
6744         }
6745       }      
6746     }
6747   }
6748     
6749   return commonCastTransforms(CI);
6750 }
6751
6752
6753
6754 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6755 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6756 /// cases.
6757 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6758 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6759   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6760     return Result;
6761
6762   Value *Src = CI.getOperand(0);
6763   const Type *SrcTy = Src->getType();
6764   const Type *DestTy = CI.getType();
6765   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6766   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6767
6768   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6769   // purpose is to compute bits we don't care about.
6770   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6771   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6772                            KnownZero, KnownOne))
6773     return &CI;
6774
6775   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6776   // can't do anything more. 
6777   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6778   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6779     return 0;
6780
6781   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6782   int NumCastsRemoved = 0;
6783   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6784       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6785                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6786     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6787     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6788     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6789     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6790     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6791     // require that two casts have been eliminated.
6792     bool DoXForm;
6793     switch (CI.getOpcode()) {
6794     default:
6795       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6796       // get here because of the check above.
6797       assert(0 && "Unknown cast type");
6798     case Instruction::Trunc:
6799       DoXForm = true;
6800       break;
6801     case Instruction::ZExt:
6802       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6803       break;
6804     case Instruction::SExt:
6805       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6806       break;
6807     }
6808     
6809     if (DoXForm) {
6810       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6811                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6812       assert(Res->getType() == DestTy);
6813       switch (CI.getOpcode()) {
6814       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6815       case Instruction::Trunc:
6816       case Instruction::BitCast:
6817         // Just replace this cast with the result.
6818         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6819       case Instruction::ZExt: {
6820         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6821         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6822         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6823                                                             SrcBitSize));
6824         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6825       }
6826       case Instruction::SExt:
6827         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6828         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6829             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6830                              CI), DestTy);
6831       }
6832     }
6833   }
6834   
6835   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6836   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6837
6838   switch (SrcI->getOpcode()) {
6839   case Instruction::Add:
6840   case Instruction::Mul:
6841   case Instruction::And:
6842   case Instruction::Or:
6843   case Instruction::Xor:
6844     // If we are discarding information, rewrite.
6845     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6846       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6847       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6848       // only be converting signedness, which is a noop.
6849       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6850           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6851           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6852         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6853         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6854         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6855         return BinaryOperator::create(
6856             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6857       }
6858     }
6859
6860     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6861     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6862         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6863         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6864         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6865       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6866       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6867     }
6868     break;
6869   case Instruction::SDiv:
6870   case Instruction::UDiv:
6871   case Instruction::SRem:
6872   case Instruction::URem:
6873     // If we are just changing the sign, rewrite.
6874     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6875       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6876       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6877       // only be converting signedness, which is a noop.
6878       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6879           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6880         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6881                                               Op0, DestTy, SrcI);
6882         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6883                                               Op1, DestTy, SrcI);
6884         return BinaryOperator::create(
6885           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6886       }
6887     }
6888     break;
6889
6890   case Instruction::Shl:
6891     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6892     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6893     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6894     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6895     // in the value.
6896     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6897         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6898       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6899           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6900       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6901       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6902       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6903     }
6904     break;
6905   case Instruction::AShr:
6906     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6907     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6908     // simplifications.
6909     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6910         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6911       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6912       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6913         // Insert the new logical shift right.
6914         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6915       }
6916     }
6917     break;
6918   }
6919   return 0;
6920 }
6921
6922 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6923   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6924     return Result;
6925   
6926   Value *Src = CI.getOperand(0);
6927   const Type *Ty = CI.getType();
6928   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6929   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6930   
6931   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6932     switch (SrcI->getOpcode()) {
6933     default: break;
6934     case Instruction::LShr:
6935       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6936       // are already zeros.
6937       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6938         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6939         
6940         // Get a mask for the bits shifting in.
6941         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6942         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6943         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6944           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6945             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6946
6947           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6948           // shift.
6949           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6950           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6951                                        Ty, CI);
6952           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6953         }
6954       } else {     // This is a variable shr.
6955         
6956         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6957         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6958         // loop-invariant and CSE'd.
6959         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6960           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6961
6962           Value *V = InsertNewInstBefore(
6963               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6964                                      "tmp"), CI);
6965           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6966                                                             SrcI->getOperand(0),
6967                                                             "tmp"), CI);
6968           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6969           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6970         }
6971       }
6972       break;
6973     }
6974   }
6975   
6976   return 0;
6977 }
6978
6979 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6980   // If one of the common conversion will work ..
6981   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6982     return Result;
6983
6984   Value *Src = CI.getOperand(0);
6985
6986   // If this is a cast of a cast
6987   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6988     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6989     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6990     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6991     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6992       // Get the sizes of the types involved
6993       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6994       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6995       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6996       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6997       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6998       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6999         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7000         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7001         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7002         Instruction *And = 
7003           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7004         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7005         if (And->getType() != CI.getType()) {
7006           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7007           InsertNewInstBefore(And, CI);
7008           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7009         }
7010         return And;
7011       }
7012     }
7013   }
7014
7015   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7016     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7017     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7018     // cast to integer to avoid the comparison.
7019     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7020       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7021       
7022       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7023       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7024       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7025           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7026         Value *In = ICI->getOperand(0);
7027         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7028                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7029         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7030                                                         In->getName()+".lobit"),
7031                                  CI);
7032         if (In->getType() != CI.getType())
7033           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7034                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7035
7036         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7037           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7038           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7039                                                           In->getName()+".not"),
7040                                    CI);
7041         }
7042
7043         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7044       }
7045       
7046       
7047       
7048       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7049       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7050       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7051       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7052       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7053       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7054       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7055       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7056       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7057           // This only works for EQ and NE
7058           ICI->isEquality()) {
7059         // If Op1C some other power of two, convert:
7060         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7061         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7062         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7063         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7064         
7065         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7066         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7067           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7068           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7069             // (X&4) == 2 --> false
7070             // (X&4) != 2 --> true
7071             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7072             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7073             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7074           }
7075           
7076           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7077           Value *In = ICI->getOperand(0);
7078           if (ShiftAmt) {
7079             // Perform a logical shr by shiftamt.
7080             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7081             In = InsertNewInstBefore(
7082                    BinaryOperator::createLShr(In,
7083                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7084                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7085           }
7086           
7087           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7088             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7089             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7090             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7091           }
7092           
7093           if (CI.getType() == In->getType())
7094             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7095           else
7096             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7097         }
7098       }
7099     }
7100   }    
7101   return 0;
7102 }
7103
7104 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7105   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7106     return I;
7107   
7108   Value *Src = CI.getOperand(0);
7109   
7110   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7111   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7112   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7113     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7114     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7115     // cast to integer to avoid the comparison.
7116     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7117       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7118       
7119       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7120       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7121       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7122           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7123         Value *In = ICI->getOperand(0);
7124         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7125                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7126         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7127                                                         In->getName()+".lobit"),
7128                                  CI);
7129         if (In->getType() != CI.getType())
7130           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7131                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7132         
7133         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7134           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7135                                      In->getName()+".not"), CI);
7136         
7137         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7138       }
7139     }
7140   }
7141       
7142   return 0;
7143 }
7144
7145 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7146   return commonCastTransforms(CI);
7147 }
7148
7149 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7150   return commonCastTransforms(CI);
7151 }
7152
7153 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7154   return commonCastTransforms(CI);
7155 }
7156
7157 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7158   return commonCastTransforms(CI);
7159 }
7160
7161 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7162   return commonCastTransforms(CI);
7163 }
7164
7165 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7166   return commonCastTransforms(CI);
7167 }
7168
7169 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7170   return commonPointerCastTransforms(CI);
7171 }
7172
7173 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7174   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7175     return I;
7176   
7177   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7178   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7179
7180   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7181   ConstantInt *Cst;
7182   Value *X;
7183   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7184                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7185     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7186     // is a single-index GEP.
7187     if (X->getType() == CI.getType()) {
7188       // Get the size of the pointee type.
7189       uint64_t Size = TD->getABITypeSizeInBits(DestPointee);
7190
7191       // Convert the constant to intptr type.
7192       APInt Offset = Cst->getValue();
7193       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7194
7195       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7196       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7197         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7198         return new GetElementPtrInst(X, ConstantInt::get(Offset));
7199       }
7200     }
7201     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7202     // struct etc.
7203   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7204              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7205     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7206     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7207     
7208     // Get the size of the pointee type.
7209     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7210     
7211     // Convert the constant to intptr type.
7212     APInt Offset = Cst->getValue();
7213     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7214     
7215     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7216     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7217       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7218       
7219       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7220                                                             "tmp"), CI);
7221       return new GetElementPtrInst(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7222     }
7223   }
7224   return 0;
7225 }
7226
7227 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7228   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7229   // otherwise just apply the common ones.
7230   Value *Src = CI.getOperand(0);
7231   const Type *SrcTy = Src->getType();
7232   const Type *DestTy = CI.getType();
7233
7234   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7235     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7236       return Result;
7237   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7238     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7239       return I;
7240   } else {
7241     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7242       return Result;
7243   }
7244
7245
7246   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7247   // be replaced by the operand.
7248   if (DestTy == Src->getType())
7249     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7250
7251   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7252     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7253     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7254     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7255     
7256     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7257     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7258     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7259       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7260         return V;
7261     
7262     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7263     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7264     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7265     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7266     unsigned NumZeros = 0;
7267     while (SrcElTy != DstElTy && 
7268            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7269            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7270       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7271       ++NumZeros;
7272     }
7273
7274     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7275     if (SrcElTy == DstElTy) {
7276       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7277       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7278                                    ((Instruction*) NULL));
7279     }
7280   }
7281
7282   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7283     if (SVI->hasOneUse()) {
7284       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7285       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7286       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7287           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7288                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7289         CastInst *Tmp;
7290         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7291         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7292         // us to eliminate at least one cast.
7293         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7294              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7295             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7296              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7297           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7298                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7299           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7300                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7301           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7302           // know the vector types match #elts.
7303           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7304         }
7305       }
7306     }
7307   }
7308   return 0;
7309 }
7310
7311 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7312 ///   %C = or %A, %B
7313 ///   %D = select %cond, %C, %A
7314 /// into:
7315 ///   %C = select %cond, %B, 0
7316 ///   %D = or %A, %C
7317 ///
7318 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7319 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7320 /// equal the other incoming value of the select.
7321 ///
7322 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7323   switch (I->getOpcode()) {
7324   case Instruction::Add:
7325   case Instruction::Mul:
7326   case Instruction::And:
7327   case Instruction::Or:
7328   case Instruction::Xor:
7329     return 3;              // Can fold through either operand.
7330   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7331   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7332   case Instruction::LShr:
7333   case Instruction::AShr:
7334     return 1;
7335   default:
7336     return 0;              // Cannot fold
7337   }
7338 }
7339
7340 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7341 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7342 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7343   switch (I->getOpcode()) {
7344   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7345   case Instruction::Add:
7346   case Instruction::Sub:
7347   case Instruction::Or:
7348   case Instruction::Xor:
7349   case Instruction::Shl:
7350   case Instruction::LShr:
7351   case Instruction::AShr:
7352     return Constant::getNullValue(I->getType());
7353   case Instruction::And:
7354     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7355   case Instruction::Mul:
7356     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7357   }
7358 }
7359
7360 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7361 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7362 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7363                                           Instruction *FI) {
7364   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7365     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7366     // merge.
7367     if (TI->isCast()) {
7368       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7369         return 0;
7370     } else {
7371       return 0;  // unknown unary op.
7372     }
7373
7374     // Fold this by inserting a select from the input values.
7375     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7376                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7377     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7378     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7379                             TI->getType());
7380   }
7381
7382   // Only handle binary operators here.
7383   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7384     return 0;
7385
7386   // Figure out if the operations have any operands in common.
7387   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7388   bool MatchIsOpZero;
7389   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7390     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7391     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7392     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7393     MatchIsOpZero = true;
7394   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7395     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7396     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7397     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7398     MatchIsOpZero = false;
7399   } else if (!TI->isCommutative()) {
7400     return 0;
7401   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7402     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7403     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7404     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7405     MatchIsOpZero = true;
7406   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7407     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7408     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7409     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7410     MatchIsOpZero = true;
7411   } else {
7412     return 0;
7413   }
7414
7415   // If we reach here, they do have operations in common.
7416   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7417                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7418   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7419
7420   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7421     if (MatchIsOpZero)
7422       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7423     else
7424       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7425   }
7426   assert(0 && "Shouldn't get here");
7427   return 0;
7428 }
7429
7430 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7431   Value *CondVal = SI.getCondition();
7432   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7433   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7434
7435   // select true, X, Y  -> X
7436   // select false, X, Y -> Y
7437   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7438     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7439
7440   // select C, X, X -> X
7441   if (TrueVal == FalseVal)
7442     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7443
7444   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7445     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7446   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7447     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7448   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7449     if (isa<Constant>(TrueVal))
7450       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7451     else
7452       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7453   }
7454
7455   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7456     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7457       if (C->getZExtValue()) {
7458         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7459         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7460       } else {
7461         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7462         Value *NotCond =
7463           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7464                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7465         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7466       }
7467     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7468       if (C->getZExtValue() == false) {
7469         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7470         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7471       } else {
7472         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7473         Value *NotCond =
7474           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7475                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7476         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7477       }
7478     }
7479     
7480     // select a, b, a  -> a&b
7481     // select a, a, b  -> a|b
7482     if (CondVal == TrueVal)
7483       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7484     else if (CondVal == FalseVal)
7485       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7486   }
7487
7488   // Selecting between two integer constants?
7489   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7490     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7491       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7492       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7493         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7494       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7495         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7496         Value *NotCond =
7497           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7498                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7499         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7500       }
7501       
7502       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7503
7504       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7505
7506         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7507         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7508           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7509             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7510               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7511               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7512               Value *X = IC->getOperand(0);
7513               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7514               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7515               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7516                                                         ShAmt, "ones");
7517               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7518               
7519               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7520               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7521               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7522               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7523               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7524               if (SRASize < SISize)
7525                 opc = Instruction::SExt;
7526               else if (SRASize > SISize)
7527                 opc = Instruction::Trunc;
7528               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7529             }
7530           }
7531
7532
7533         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7534         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7535         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7536         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7537         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7538           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7539               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7540             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7541               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7542                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7543                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7544                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7545                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7546                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7547                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7548                 // true or false val is the zero.
7549                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7550                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7551                 Value *V = ICA;
7552                 if (ShouldNotVal)
7553                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7554                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7555                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7556               }
7557       }
7558     }
7559
7560   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7561   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7562     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7563       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7564       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7565         // This is not safe in general for floating point:  
7566         // consider X== -0, Y== +0.
7567         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7568         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7569         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7570               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7571             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7572              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7573         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7574       }
7575       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7576       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7577         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7578       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7579
7580     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7581       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7582       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7583         // This is not safe in general for floating point:  
7584         // consider X== -0, Y== +0.
7585         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7586         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7587         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7588               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7589             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7590              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7591           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7592       }
7593       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7594       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7595         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7596       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7597     }
7598   }
7599
7600   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7601   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7602     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7603       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7604       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7605         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7606       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7607       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7608         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7609       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7610
7611     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7612       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7613       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7614         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7615       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7616       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7617         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7618       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7619     }
7620   }
7621
7622   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7623     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7624       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7625         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7626
7627         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7628         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7629           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7630             return IV;
7631
7632         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7633         // even legal for FP.
7634         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7635             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7636           AddOp = FI; SubOp = TI;
7637         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7638                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7639           AddOp = TI; SubOp = FI;
7640         }
7641
7642         if (AddOp) {
7643           Value *OtherAddOp = 0;
7644           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7645             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7646           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7647             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7648           }
7649
7650           if (OtherAddOp) {
7651             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7652             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7653             Value *NegVal;  // Compute -Z
7654             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7655               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7656             } else {
7657               NegVal = InsertNewInstBefore(
7658                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7659             }
7660
7661             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7662             Value *NewFalseOp = NegVal;
7663             if (AddOp != TI)
7664               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7665             Instruction *NewSel =
7666               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7667
7668             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7669             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7670           }
7671         }
7672       }
7673
7674   // See if we can fold the select into one of our operands.
7675   if (SI.getType()->isInteger()) {
7676     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7677     // transformation we are doing here.
7678     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7679       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7680           !isa<Constant>(FalseVal))
7681         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7682           unsigned OpToFold = 0;
7683           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7684             OpToFold = 1;
7685           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7686             OpToFold = 2;
7687           }
7688
7689           if (OpToFold) {
7690             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7691             Instruction *NewSel =
7692               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7693             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7694             NewSel->takeName(TVI);
7695             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7696               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7697             else {
7698               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7699             }
7700           }
7701         }
7702
7703     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7704       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7705           !isa<Constant>(TrueVal))
7706         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7707           unsigned OpToFold = 0;
7708           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7709             OpToFold = 1;
7710           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7711             OpToFold = 2;
7712           }
7713
7714           if (OpToFold) {
7715             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7716             Instruction *NewSel =
7717               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7718             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7719             NewSel->takeName(FVI);
7720             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7721               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7722             else
7723               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7724           }
7725         }
7726   }
7727
7728   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7729     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7730     SI.setOperand(1, FalseVal);
7731     SI.setOperand(2, TrueVal);
7732     return &SI;
7733   }
7734
7735   return 0;
7736 }
7737
7738 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7739 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7740 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7741 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7742 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7743                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7744   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7745     unsigned Align = GV->getAlignment();
7746     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7747       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7748
7749     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7750     // of the global.
7751     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7752       GV->setAlignment(PrefAlign);
7753       Align = PrefAlign;
7754     }
7755     return Align;
7756   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7757     unsigned Align = AI->getAlignment();
7758     if (Align == 0 && TD) {
7759       if (isa<AllocaInst>(AI))
7760         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7761       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7762         // Malloc returns maximally aligned memory.
7763         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7764         Align =
7765           std::max(Align,
7766                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7767         Align =
7768           std::max(Align,
7769                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7770       }
7771     }
7772     
7773     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7774     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7775     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7776       AI->setAlignment(PrefAlign);
7777       Align = PrefAlign;
7778     }
7779     return Align;
7780   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7781              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7782               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7783     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7784                                       TD, PrefAlign);
7785   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7786     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7787     bool AllZeroOperands = true;
7788     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7789       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7790           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7791         AllZeroOperands = false;
7792         break;
7793       }
7794
7795     if (AllZeroOperands) {
7796       // Treat this like a bitcast.
7797       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7798     }
7799
7800     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7801     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7802
7803     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7804     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7805     // least as much as its type requires.
7806     if (!TD) return 0;
7807
7808     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7809     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7810     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7811     if (Align <= BaseAlignment) {
7812       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7813       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7814       Align = std::min(Align, (unsigned)
7815                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7816       return Align;
7817     }
7818     return 0;
7819   }
7820   return 0;
7821 }
7822
7823 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
7824   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7825   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7826   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
7827   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
7828
7829   if (CopyAlign < MinAlign) {
7830     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
7831     return MI;
7832   }
7833   
7834   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7835   // load/store.
7836   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
7837   if (MemOpLength == 0) return 0;
7838   
7839   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
7840   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
7841   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
7842   // case.
7843   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7844   if (Size == 0 || Size > 8 || (Size&(Size-1)))
7845     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
7846   
7847   // Use an integer load+store unless we can find something better.
7848   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
7849   
7850   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
7851   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
7852   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
7853   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
7854   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
7855   // integer datatype.
7856   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
7857     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
7858     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
7859       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
7860       // down through these levels if so.
7861       while (!SrcETy->isFirstClassType()) {
7862         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
7863           if (STy->getNumElements() == 1)
7864             SrcETy = STy->getElementType(0);
7865           else
7866             break;
7867         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
7868           if (ATy->getNumElements() == 1)
7869             SrcETy = ATy->getElementType();
7870           else
7871             break;
7872         } else
7873           break;
7874       }
7875       
7876       if (SrcETy->isFirstClassType())
7877         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
7878     }
7879   }
7880   
7881   
7882   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
7883   // infer, use it.
7884   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
7885   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
7886   
7887   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
7888   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
7889   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
7890   InsertNewInstBefore(L, *MI);
7891   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
7892
7893   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
7894   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
7895   return MI;
7896 }
7897
7898 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7899 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7900 /// the heavy lifting.
7901 ///
7902 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7903   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7904   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7905   
7906   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7907   // visitCallSite.
7908   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7909     bool Changed = false;
7910
7911     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7912     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7913       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7914
7915       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7916         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7917           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7918           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7919           // alignment is sufficient.
7920         }
7921     }
7922
7923     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7924     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7925     // into a call to memcpy.
7926     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
7927       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7928         if (GVSrc->isConstant()) {
7929           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7930           Intrinsic::ID MemCpyID;
7931           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
7932             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
7933           else
7934             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
7935           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
7936           Changed = true;
7937         }
7938     }
7939
7940     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7941     // set, update the alignment.
7942     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7943       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
7944         return I;
7945     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7946       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7947       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7948         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7949         Changed = true;
7950       }
7951     }
7952           
7953     if (Changed) return II;
7954   } else {
7955     switch (II->getIntrinsicID()) {
7956     default: break;
7957     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7958     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7959     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7960     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7961     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7962       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7963       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7964       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7965         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
7966                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
7967                                          CI);
7968         return new LoadInst(Ptr);
7969       }
7970       break;
7971     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7972     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7973       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7974       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7975         const Type *OpPtrTy = 
7976           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
7977         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
7978         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7979       }
7980       break;
7981     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7982     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7983     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7984     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7985       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7986       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7987         const Type *OpPtrTy = 
7988           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
7989         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
7990         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7991       }
7992       break;
7993       
7994     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7995       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7996       // we can simplify the input based on that, do so now.
7997       uint64_t UndefElts;
7998       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7999                                                 UndefElts)) {
8000         II->setOperand(1, V);
8001         return II;
8002       }
8003       break;
8004     }
8005       
8006     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8007       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8008       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8009         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8010         
8011         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8012         bool AllEltsOk = true;
8013         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8014           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8015               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8016             AllEltsOk = false;
8017             break;
8018           }
8019         }
8020         
8021         if (AllEltsOk) {
8022           // Cast the input vectors to byte vectors.
8023           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8024           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8025           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8026           
8027           // Only extract each element once.
8028           Value *ExtractedElts[32];
8029           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8030           
8031           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8032             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8033               continue;
8034             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8035             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8036             
8037             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8038               Instruction *Elt = 
8039                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8040               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8041               ExtractedElts[Idx] = Elt;
8042             }
8043           
8044             // Insert this value into the result vector.
8045             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
8046             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8047           }
8048           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8049         }
8050       }
8051       break;
8052
8053     case Intrinsic::stackrestore: {
8054       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8055       // happen when variable allocas are DCE'd.
8056       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8057         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8058           BasicBlock::iterator BI = SS;
8059           if (&*++BI == II)
8060             return EraseInstFromFunction(CI);
8061         }
8062       }
8063       
8064       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8065       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8066       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8067       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
8068         BasicBlock::iterator BI = II;
8069         bool CannotRemove = false;
8070         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8071           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
8072               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
8073             CannotRemove = true;
8074             break;
8075           }
8076         }
8077         if (!CannotRemove)
8078           return EraseInstFromFunction(CI);
8079       }
8080       break;
8081     }
8082     }
8083   }
8084
8085   return visitCallSite(II);
8086 }
8087
8088 // InvokeInst simplification
8089 //
8090 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8091   return visitCallSite(&II);
8092 }
8093
8094 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8095 //
8096 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8097   bool Changed = false;
8098
8099   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8100   // to the arguments of the call/invoke.
8101   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8102
8103   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8104
8105   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8106     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8107       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8108       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8109       // be unreachable, as the call is undefined.
8110       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8111                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8112                                     OldCall);
8113       if (!OldCall->use_empty())
8114         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8115       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8116         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8117       return 0;
8118     }
8119
8120   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8121     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8122     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8123     // that we can't modify the CFG here.
8124     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8125                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8126                   CS.getInstruction());
8127
8128     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8129       CS.getInstruction()->
8130         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8131
8132     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8133       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8134       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8135                      ConstantInt::getTrue(), II);
8136     }
8137     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8138   }
8139
8140   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8141     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8142       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8143         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8144
8145   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8146   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8147   if (FTy->isVarArg()) {
8148     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8149     // the call.
8150     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8151            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8152       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8153         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8154         // area, we can eliminate the use of the cast.
8155         Value *Op = CI->getOperand(0);
8156         if (CI->isLosslessCast()) {
8157           *I = Op;
8158           Changed = true;
8159         }
8160       }
8161   }
8162
8163   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8164     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8165     CS.setDoesNotThrow();
8166     Changed = true;
8167   }
8168
8169   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8170 }
8171
8172 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8173 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8174 //
8175 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8176   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8177   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8178   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8179       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8180     return false;
8181   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8182   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8183   const ParamAttrsList* CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8184
8185   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8186   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8187   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8188   //
8189   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8190   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8191
8192   // Check to see if we are changing the return type...
8193   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8194     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8195         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8196         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8197           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8198       return false;   // Cannot transform this return value.
8199
8200     if (!Caller->use_empty() &&
8201         // void -> non-void is handled specially
8202         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
8203         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
8204       return false;   // Cannot transform this return value.
8205
8206     if (CallerPAL && !Caller->use_empty()) {
8207       uint16_t RAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(0);
8208       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
8209         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8210     }
8211
8212     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8213     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8214     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8215     // the critical edge).  Bail out in this case.
8216     if (!Caller->use_empty())
8217       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8218         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8219              UI != E; ++UI)
8220           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8221             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8222                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8223               return false;
8224   }
8225
8226   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8227   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8228
8229   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8230   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8231     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8232     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8233
8234     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8235       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8236
8237     if (CallerPAL) {
8238       uint16_t PAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(i + 1);
8239       if (PAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8240         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8241     }
8242
8243     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8244     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
8245     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8246     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8247       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8248       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8249        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8250       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8251        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8252     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8253   }
8254
8255   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8256       Callee->isDeclaration())
8257     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8258
8259   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() && CallerPAL)
8260     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8261     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8262     // that are compatible with being a vararg call argument.
8263     for (unsigned i = CallerPAL->size(); i; --i) {
8264       if (CallerPAL->getParamIndex(i - 1) <= FT->getNumParams())
8265         break;
8266       uint16_t PAttrs = CallerPAL->getParamAttrsAtIndex(i - 1);
8267       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8268         return false;
8269     }
8270
8271   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8272   // inserting cast instructions as necessary...
8273   std::vector<Value*> Args;
8274   Args.reserve(NumActualArgs);
8275   ParamAttrsVector attrVec;
8276   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8277
8278   // Get any return attributes.
8279   uint16_t RAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(0) : 0;
8280
8281   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8282   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8283   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
8284
8285   // Add the new return attributes.
8286   if (RAttrs)
8287     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8288
8289   AI = CS.arg_begin();
8290   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8291     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8292     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8293       Args.push_back(*AI);
8294     } else {
8295       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8296           false, ParamTy, false);
8297       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8298       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8299     }
8300
8301     // Add any parameter attributes.
8302     uint16_t PAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 0;
8303     if (PAttrs)
8304       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8305   }
8306
8307   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8308   // now...
8309   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8310     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8311
8312   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8313   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8314     if (!FT->isVarArg()) {
8315       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8316            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8317     } else {
8318       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8319       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8320         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8321         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8322           // Must promote to pass through va_arg area!
8323           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8324                                                                 PTy, false);
8325           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8326           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8327           Args.push_back(Cast);
8328         } else {
8329           Args.push_back(*AI);
8330         }
8331
8332         // Add any parameter attributes.
8333         uint16_t PAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 0;
8334         if (PAttrs)
8335           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8336       }
8337     }
8338
8339   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8340     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8341
8342   const ParamAttrsList* NewCallerPAL = ParamAttrsList::get(attrVec);
8343
8344   Instruction *NC;
8345   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8346     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8347                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8348     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8349     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8350   } else {
8351     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8352                       Caller->getName(), Caller);
8353     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8354     if (CI->isTailCall())
8355       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8356     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8357     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8358   }
8359
8360   // Insert a cast of the return type as necessary.
8361   Value *NV = NC;
8362   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8363     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8364       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8365                                                             OldRetTy, false);
8366       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
8367
8368       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8369       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8370       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8371         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8372         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8373         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8374       } else {
8375         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8376         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8377       }
8378       AddUsersToWorkList(*Caller);
8379     } else {
8380       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8381     }
8382   }
8383
8384   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8385     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8386   Caller->eraseFromParent();
8387   RemoveFromWorkList(Caller);
8388   return true;
8389 }
8390
8391 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8392 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8393 //
8394 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8395   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8396   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8397   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8398   const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8399
8400   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
8401   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
8402   if (Attrs && Attrs->hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
8403     return 0;
8404
8405   IntrinsicInst *Tramp =
8406     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8407
8408   Function *NestF =
8409     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8410   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8411   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8412
8413   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8414     unsigned NestIdx = 1;
8415     const Type *NestTy = 0;
8416     uint16_t NestAttr = 0;
8417
8418     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8419     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8420          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8421       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8422         // Record the parameter type and any other attributes.
8423         NestTy = *I;
8424         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8425         break;
8426       }
8427
8428     if (NestTy) {
8429       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8430       std::vector<Value*> NewArgs;
8431       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8432
8433       ParamAttrsVector NewAttrs;
8434       NewAttrs.reserve(Attrs ? Attrs->size() + 1 : 1);
8435
8436       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8437       // mean appending it.  Likewise for attributes.
8438
8439       // Add any function result attributes.
8440       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8441       if (Attr)
8442         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8443
8444       {
8445         unsigned Idx = 1;
8446         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8447         do {
8448           if (Idx == NestIdx) {
8449             // Add the chain argument and attributes.
8450             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8451             if (NestVal->getType() != NestTy)
8452               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8453             NewArgs.push_back(NestVal);
8454             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8455           }
8456
8457           if (I == E)
8458             break;
8459
8460           // Add the original argument and attributes.
8461           NewArgs.push_back(*I);
8462           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8463           if (Attr)
8464             NewAttrs.push_back
8465               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8466
8467           ++Idx, ++I;
8468         } while (1);
8469       }
8470
8471       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8472       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8473       // with the chain parameter inserted.
8474
8475       std::vector<const Type*> NewTypes;
8476       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8477
8478       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8479       // mean appending it.
8480       {
8481         unsigned Idx = 1;
8482         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8483           E = FTy->param_end();
8484
8485         do {
8486           if (Idx == NestIdx)
8487             // Add the chain's type.
8488             NewTypes.push_back(NestTy);
8489
8490           if (I == E)
8491             break;
8492
8493           // Add the original type.
8494           NewTypes.push_back(*I);
8495
8496           ++Idx, ++I;
8497         } while (1);
8498       }
8499
8500       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8501       // code sort out any function type mismatches.
8502       FunctionType *NewFTy =
8503         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8504       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8505         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8506       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8507
8508       Instruction *NewCaller;
8509       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8510         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8511                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8512                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8513                                    Caller->getName(), Caller);
8514         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8515         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8516       } else {
8517         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8518                                  Caller->getName(), Caller);
8519         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8520           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8521         cast<CallInst>(NewCaller)->
8522           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8523         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8524       }
8525       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8526         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8527       Caller->eraseFromParent();
8528       RemoveFromWorkList(Caller);
8529       return 0;
8530     }
8531   }
8532
8533   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8534   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8535   // code sort out any function type mismatches.
8536   Constant *NewCallee =
8537     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8538   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8539   return CS.getInstruction();
8540 }
8541
8542 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8543 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8544 /// and a single binop.
8545 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8546   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8547   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8548          isa<CmpInst>(FirstInst));
8549   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8550   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8551   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8552     
8553   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8554   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8555   
8556   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8557   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8558   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8559     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8560     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8561         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8562         // types or GEP's with different index types.
8563         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8564         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8565       return 0;
8566
8567     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8568     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8569       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8570           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8571         return 0;
8572     
8573     // Keep track of which operand needs a phi node.
8574     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8575     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8576   }
8577   
8578   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8579
8580   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8581   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8582   // hide them behind a phi.
8583   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8584     return 0;
8585   
8586   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8587   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8588   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8589   if (LHSVal == 0) {
8590     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8591     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8592     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8593     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8594     LHSVal = NewLHS;
8595   }
8596   
8597   if (RHSVal == 0) {
8598     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8599     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8600     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8601     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8602     RHSVal = NewRHS;
8603   }
8604   
8605   // Add all operands to the new PHIs.
8606   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8607     if (NewLHS) {
8608       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8609       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8610     }
8611     if (NewRHS) {
8612       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8613       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8614     }
8615   }
8616     
8617   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8618     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8619   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8620     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8621                            RHSVal);
8622   else {
8623     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8624     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8625   }
8626 }
8627
8628 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8629 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8630 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8631 /// block it is in.
8632 ///
8633 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8634 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8635 /// to a register.
8636 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8637   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8638   
8639   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8640     if (BBI->mayWriteToMemory())
8641       return false;
8642   
8643   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8644   // profitable to do this xform.
8645   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8646     bool isAddressTaken = false;
8647     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8648          UI != E; ++UI) {
8649       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8650       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8651         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8652         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8653       }
8654       isAddressTaken = true;
8655       break;
8656     }
8657     
8658     if (!isAddressTaken)
8659       return false;
8660   }
8661   
8662   return true;
8663 }
8664
8665
8666 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8667 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8668 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8669 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8670   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8671
8672   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8673   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8674   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8675   // code size and simplifying code.
8676   Constant *ConstantOp = 0;
8677   const Type *CastSrcTy = 0;
8678   bool isVolatile = false;
8679   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8680     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8681   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8682     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8683     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8684     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8685     if (ConstantOp == 0)
8686       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8687   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8688     isVolatile = LI->isVolatile();
8689     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8690     // load and the PHI.
8691     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8692         !isSafeToSinkLoad(LI))
8693       return 0;
8694   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8695     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8696       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8697     // Can't handle general GEPs yet.
8698     return 0;
8699   } else {
8700     return 0;  // Cannot fold this operation.
8701   }
8702
8703   // Check to see if all arguments are the same operation.
8704   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8705     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8706     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8707     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8708       return 0;
8709     if (CastSrcTy) {
8710       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8711         return 0;  // Cast operation must match.
8712     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8713       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8714       // the load and the PHI.
8715       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8716           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8717           !isSafeToSinkLoad(LI))
8718         return 0;
8719     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8720       return 0;
8721     }
8722   }
8723
8724   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8725   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8726   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8727                                PN.getName()+".in");
8728   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8729
8730   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8731   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8732
8733   // Add all operands to the new PHI.
8734   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8735     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8736     if (NewInVal != InVal)
8737       InVal = 0;
8738     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8739   }
8740
8741   Value *PhiVal;
8742   if (InVal) {
8743     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8744     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8745     PhiVal = InVal;
8746     delete NewPN;
8747   } else {
8748     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8749     PhiVal = NewPN;
8750   }
8751
8752   // Insert and return the new operation.
8753   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8754     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8755   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8756     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8757   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8758     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8759   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8760     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8761                            PhiVal, ConstantOp);
8762   else
8763     assert(0 && "Unknown operation");
8764   return 0;
8765 }
8766
8767 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8768 /// that is dead.
8769 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8770                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8771   if (PN->use_empty()) return true;
8772   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8773
8774   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8775   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8776     return true;
8777   
8778   // Don't scan crazily complex things.
8779   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8780     return false;
8781
8782   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8783     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8784
8785   return false;
8786 }
8787
8788 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8789 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8790 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8791 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8792                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8793   // See if we already saw this PHI node.
8794   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8795     return true;
8796   
8797   // Don't scan crazily complex things.
8798   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8799     return false;
8800  
8801   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8802   // the value.
8803   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8804     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8805     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8806       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8807         return false;
8808     } else if (Op != NonPhiInVal)
8809       return false;
8810   }
8811   
8812   return true;
8813 }
8814
8815
8816 // PHINode simplification
8817 //
8818 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8819   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8820   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8821   
8822   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8823     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8824
8825   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8826   // reducing code size.
8827   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8828       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8829     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8830       return Result;
8831
8832   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8833   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8834   // PHI)... break the cycle.
8835   if (PN.hasOneUse()) {
8836     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8837     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8838       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8839       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8840       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8841         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8842     }
8843    
8844     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8845     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8846     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8847     // common case here is good because the only other things that catch this
8848     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8849     // late.
8850     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8851         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8852         PHIUser->use_back() == &PN) {
8853       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8854     }
8855   }
8856
8857   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8858   // same value, for example:
8859   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8860   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8861   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8862   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8863   {
8864     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8865     // Scan for the first non-phi operand.
8866     while (InValNo != NumOperandVals && 
8867            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8868       ++InValNo;
8869
8870     if (InValNo != NumOperandVals) {
8871       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8872       
8873       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8874       // there is no need to recursively scan other phis.
8875       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8876         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8877         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8878           break;
8879       }
8880       
8881       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8882       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8883       // the value.
8884       if (InValNo == NumOperandVals) {
8885         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8886         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8887           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8888       }
8889     }
8890   }
8891   return 0;
8892 }
8893
8894 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8895                                    Instruction *InsertPoint,
8896                                    InstCombiner *IC) {
8897   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8898   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8899   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8900   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8901   // used for address computation.
8902   Instruction::CastOps opcode = 
8903      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8904       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8905   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8906 }
8907
8908
8909 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8910   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8911   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8912   // If so, eliminate the noop.
8913   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8914     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8915
8916   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8917     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8918
8919   bool HasZeroPointerIndex = false;
8920   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8921     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8922
8923   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8924     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8925
8926   // Eliminate unneeded casts for indices.
8927   bool MadeChange = false;
8928   
8929   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8930   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8931     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8932       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8933         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8934             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8935           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8936           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8937           // is a 32-bit pointer target.
8938           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8939             MadeChange = true;
8940             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8941           }
8942         }
8943       }
8944       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8945       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8946       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8947       // obvious.
8948       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8949       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8950         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8951           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8952           MadeChange = true;
8953         } else {
8954           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8955                                 GEP);
8956           GEP.setOperand(i, Op);
8957           MadeChange = true;
8958         }
8959     }
8960   }
8961   if (MadeChange) return &GEP;
8962
8963   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8964   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8965   // real input to the dest type.
8966   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8967     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8968       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8969       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8970       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8971         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8972         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8973           if (I != BCI) {
8974             I->takeName(BCI);
8975             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8976             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8977           }
8978           return &GEP;
8979         }
8980       }
8981       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8982     }
8983   }
8984   
8985   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8986   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8987   // getelementptr instructions into a single instruction.
8988   //
8989   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8990   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8991     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8992
8993   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8994     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8995     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8996     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8997     //
8998     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8999         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9000       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9001
9002     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9003
9004     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9005     bool EndsWithSequential = false;
9006     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9007            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9008       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9009
9010     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9011     if (EndsWithSequential) {
9012       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9013       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9014       //
9015       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9016       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9017         Sum = GO1;
9018       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9019         Sum = SO1;
9020       } else {
9021         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9022         // target's pointer size.
9023         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9024           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9025             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9026           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9027             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9028           } else {
9029             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9030             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9031               // Convert GO1 to SO1's type.
9032               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9033
9034             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9035               // Convert SO1 to GO1's type.
9036               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9037             } else {
9038               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9039               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9040               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9041             }
9042           }
9043         }
9044         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9045           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9046         else {
9047           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9048           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9049         }
9050       }
9051
9052       // Recycle the GEP we already have if possible.
9053       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9054         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9055         GEP.setOperand(1, Sum);
9056         return &GEP;
9057       } else {
9058         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9059                        SrcGEPOperands.end()-1);
9060         Indices.push_back(Sum);
9061         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9062       }
9063     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9064                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9065                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9066       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9067       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9068                      SrcGEPOperands.end());
9069       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9070     }
9071
9072     if (!Indices.empty())
9073       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9074                                    Indices.end(), GEP.getName());
9075
9076   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9077     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9078     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9079
9080     // Scan for nonconstants...
9081     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9082     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9083     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9084       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9085
9086     if (I == E) {  // If they are all constants...
9087       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9088                                                     &Indices[0],Indices.size());
9089
9090       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9091       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9092     }
9093   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9094     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9095       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9096     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9097       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9098       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9099       //
9100       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9101       //
9102       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9103       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9104       if (const ArrayType *XATy =
9105           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9106         if (const ArrayType *CATy =
9107             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9108           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9109             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9110             // to an array of the same type as the destination pointer
9111             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9112             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9113             GEP.setOperand(0, X);
9114             return &GEP;
9115           }
9116     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9117       // Transform things like:
9118       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9119       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9120       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9121       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9122       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9123           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9124           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9125         Value *Idx[2];
9126         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9127         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9128         Value *V = InsertNewInstBefore(
9129                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9130         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9131         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9132       }
9133       
9134       // Transform things like:
9135       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9136       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9137       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9138       
9139       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9140         uint64_t ArrayEltSize =
9141             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9142         
9143         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9144         // allow either a mul, shift, or constant here.
9145         Value *NewIdx = 0;
9146         ConstantInt *Scale = 0;
9147         if (ArrayEltSize == 1) {
9148           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9149           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9150         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9151           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9152           Scale = CI;
9153         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9154           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9155               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9156             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9157             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9158             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9159             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9160           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9161                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9162             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9163             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9164           }
9165         }
9166         
9167         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9168         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9169         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9170         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9171         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9172             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9173           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9174                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9175           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9176             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9177                                                        false /*ZExt*/);
9178             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9179             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9180           }
9181
9182           // Insert the new GEP instruction.
9183           Value *Idx[2];
9184           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9185           Idx[1] = NewIdx;
9186           Instruction *NewGEP =
9187             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9188           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9189           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9190           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9191         }
9192       }
9193     }
9194   }
9195
9196   return 0;
9197 }
9198
9199 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9200   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9201   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
9202     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9203       const Type *NewTy = 
9204         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9205       AllocationInst *New = 0;
9206
9207       // Create and insert the replacement instruction...
9208       if (isa<MallocInst>(AI))
9209         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9210       else {
9211         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9212         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9213       }
9214
9215       InsertNewInstBefore(New, AI);
9216
9217       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9218       // allocas if possible...
9219       //
9220       BasicBlock::iterator It = New;
9221       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9222
9223       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9224       // insert our getelementptr instruction...
9225       //
9226       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9227       Value *Idx[2];
9228       Idx[0] = NullIdx;
9229       Idx[1] = NullIdx;
9230       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9231                                        New->getName()+".sub", It);
9232
9233       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9234       // allocation.
9235       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9236     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9237       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9238     }
9239
9240   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9241   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9242   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9243   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9244       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9245     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9246
9247   return 0;
9248 }
9249
9250 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9251   Value *Op = FI.getOperand(0);
9252
9253   // free undef -> unreachable.
9254   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9255     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9256     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9257                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9258     return EraseInstFromFunction(FI);
9259   }
9260   
9261   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9262   // when lots of inlining happens.
9263   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9264     return EraseInstFromFunction(FI);
9265   
9266   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9267   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9268     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9269     return &FI;
9270   }
9271   
9272   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9273   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9274     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9275       AddToWorkList(GEPI);
9276       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9277       return &FI;
9278     }
9279   }
9280   
9281   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9282   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9283     if (MI->hasOneUse()) {
9284       EraseInstFromFunction(FI);
9285       return EraseInstFromFunction(*MI);
9286     }
9287
9288   return 0;
9289 }
9290
9291
9292 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9293 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9294                                         const TargetData *TD) {
9295   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9296   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9297
9298   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9299     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9300     // directly if string length is small enough.
9301     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9302     if (!Str.empty()) {
9303       unsigned len = Str.length();
9304       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9305       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9306       // Replace LI with immediate integer store.
9307       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9308         APInt StrVal(numBits, 0);
9309         APInt SingleChar(numBits, 0);
9310         if (TD->isLittleEndian()) {
9311           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9312             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9313             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9314           }
9315         } else {
9316           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9317             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9318                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9319           }
9320           // Append NULL at the end.
9321           SingleChar = 0;
9322           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9323         }
9324         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9325         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9326       }
9327     }
9328   }
9329
9330   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9331   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9332     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9333
9334     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9335          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9336       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9337       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9338       // constants.
9339       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9340         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9341           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9342             Value *Idxs[2];
9343             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9344             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9345             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9346             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9347           }
9348
9349       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9350             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9351           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9352           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9353           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9354           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9355                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9356
9357         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9358         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9359         // the result of the loaded value.
9360         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9361                                                              CI->getName(),
9362                                                          LI.isVolatile()),LI);
9363         // Now cast the result of the load.
9364         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9365       }
9366     }
9367   }
9368   return 0;
9369 }
9370
9371 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9372 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9373 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9374 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9375 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9376   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9377   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9378
9379   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9380   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9381     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9382     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9383
9384   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9385   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9386   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9387   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9388   // the load entirely).
9389   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9390
9391   while (BBI != E) {
9392     --BBI;
9393
9394     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9395       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9396     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9397       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9398
9399   }
9400   return false;
9401 }
9402
9403 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9404 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9405 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9406 /// input, because we ignore GEP indices.
9407 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9408   while (1) {
9409     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9410       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9411           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9412         Ptr = CE->getOperand(0);
9413       else
9414         return Ptr;
9415     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9416       Ptr = BCI->getOperand(0);
9417     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9418       Ptr = GEP->getOperand(0);
9419     } else {
9420       return Ptr;
9421     }
9422   }
9423 }
9424
9425 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9426   Value *Op = LI.getOperand(0);
9427
9428   // Attempt to improve the alignment.
9429   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9430   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9431     LI.setAlignment(KnownAlign);
9432
9433   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9434   if (isa<CastInst>(Op))
9435     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9436       return Res;
9437
9438   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9439   if (LI.isVolatile()) return 0;
9440   
9441   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9442     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9443     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9444     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9445     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9446       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9447         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9448     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9449       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9450         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9451   }
9452
9453   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9454     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
9455     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9456     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
9457         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
9458       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9459       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9460       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9461       // CFG.
9462       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9463                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9464       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9465     }
9466   } 
9467
9468   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9469     // load null/undef -> undef
9470     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9471     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
9472         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
9473       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9474       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9475       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9476       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9477                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9478       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9479     }
9480
9481     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9482     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9483       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9484         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9485
9486     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9487     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9488       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9489         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9490           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9491             if (Constant *V = 
9492                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9493               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9494         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9495           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9496           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9497           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9498           // CFG.
9499           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9500                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9501           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9502         }
9503
9504       } else if (CE->isCast()) {
9505         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9506           return Res;
9507       }
9508   }
9509     
9510   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9511   // is all undef or zero, we know what it loads.
9512   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9513     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9514       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9515         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9516       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9517         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9518     }
9519   }
9520
9521   if (Op->hasOneUse()) {
9522     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9523     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9524     // exposes redundancy in the code.
9525     //
9526     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9527     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9528     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9529     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9530     // unconditionally.
9531     //
9532     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9533       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9534       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9535           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9536         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9537                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9538         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9539                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9540         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9541       }
9542
9543       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9544       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9545         if (C->isNullValue()) {
9546           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9547           return &LI;
9548         }
9549
9550       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9551       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9552         if (C->isNullValue()) {
9553           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9554           return &LI;
9555         }
9556     }
9557   }
9558   return 0;
9559 }
9560
9561 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9562 /// when possible.
9563 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9564   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9565   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9566
9567   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9568   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9569     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9570
9571     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9572       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9573       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9574       // constants.
9575       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9576         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9577           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9578             Value* Idxs[2];
9579             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9580             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9581             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9582             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9583           }
9584
9585       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9586           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9587                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9588
9589         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9590         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9591         // the store, cast the value to be stored.
9592         Value *NewCast;
9593         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9594         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9595         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9596         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9597         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9598           if (CastSrcTy->isInteger())
9599             opcode = Instruction::IntToPtr;
9600         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9601           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9602             opcode = Instruction::PtrToInt;
9603         }
9604         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9605           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9606         else
9607           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9608             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9609             SI);
9610         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9611       }
9612     }
9613   }
9614   return 0;
9615 }
9616
9617 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9618   Value *Val = SI.getOperand(0);
9619   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9620
9621   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9622     EraseInstFromFunction(SI);
9623     ++NumCombined;
9624     return 0;
9625   }
9626   
9627   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9628   // alloca dead.
9629   if (Ptr->hasOneUse()) {
9630     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9631       EraseInstFromFunction(SI);
9632       ++NumCombined;
9633       return 0;
9634     }
9635     
9636     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9637       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9638           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9639         EraseInstFromFunction(SI);
9640         ++NumCombined;
9641         return 0;
9642       }
9643   }
9644
9645   // Attempt to improve the alignment.
9646   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9647   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9648     SI.setAlignment(KnownAlign);
9649
9650   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9651   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9652   // situation often occurs with bitfield accesses.
9653   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9654   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9655        --ScanInsts) {
9656     --BBI;
9657     
9658     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9659       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9660       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9661         ++NumDeadStore;
9662         ++BBI;
9663         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9664         continue;
9665       }
9666       break;
9667     }
9668     
9669     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9670     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9671     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9672     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9673       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9674         EraseInstFromFunction(SI);
9675         ++NumCombined;
9676         return 0;
9677       }
9678       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9679       // may not be dead.
9680       break;
9681     }
9682     
9683     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9684     if (BBI->mayWriteToMemory())
9685       break;
9686   }
9687   
9688   
9689   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9690
9691   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9692   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9693     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9694       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9695       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9696         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9697       ++NumCombined;
9698     }
9699     return 0;  // Do not modify these!
9700   }
9701
9702   // store undef, Ptr -> noop
9703   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9704     EraseInstFromFunction(SI);
9705     ++NumCombined;
9706     return 0;
9707   }
9708
9709   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9710   // source instead.
9711   if (isa<CastInst>(Ptr))
9712     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9713       return Res;
9714   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9715     if (CE->isCast())
9716       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9717         return Res;
9718
9719   
9720   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9721   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9722   BBI = &SI; ++BBI;
9723   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9724     if (BI->isUnconditional())
9725       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9726         return 0;  // xform done!
9727   
9728   return 0;
9729 }
9730
9731 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9732 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9733 /// into a phi node with a store in the successor.
9734 ///
9735 /// Simplify things like:
9736 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9737 /// into a phi node with a store in the successor.
9738 ///
9739 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9740   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9741   
9742   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9743   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9744   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9745   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9746   
9747   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9748   // the other predecessor.
9749   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9750   BasicBlock *OtherBB = 0;
9751   if (*PI != StoreBB)
9752     OtherBB = *PI;
9753   ++PI;
9754   if (PI == pred_end(DestBB))
9755     return false;
9756   
9757   if (*PI != StoreBB) {
9758     if (OtherBB)
9759       return false;
9760     OtherBB = *PI;
9761   }
9762   if (++PI != pred_end(DestBB))
9763     return false;
9764   
9765   
9766   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9767   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9768   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9769   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9770     return false;
9771   
9772   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9773   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9774   StoreInst *OtherStore = 0;
9775   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9776     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9777     --BBI;
9778     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9779     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9780       return false;
9781   } else {
9782     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9783     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9784     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9785         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9786       return false;
9787     
9788     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9789     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9790     // lives in OtherBB.
9791     for (;; --BBI) {
9792       // Check to see if we find the matching store.
9793       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9794         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9795           return false;
9796         break;
9797       }
9798       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9799       // out of instructions, we can't do the xform.
9800       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9801           BBI == OtherBB->begin())
9802         return false;
9803     }
9804     
9805     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9806     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9807     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9808       // FIXME: This should really be AA driven.
9809       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9810         return false;
9811     }
9812   }
9813   
9814   // Insert a PHI node now if we need it.
9815   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9816   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9817     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9818     PN->reserveOperandSpace(2);
9819     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9820     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9821     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9822   }
9823   
9824   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9825   // insert it.
9826   BBI = DestBB->begin();
9827   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9828   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9829                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9830   
9831   // Nuke the old stores.
9832   EraseInstFromFunction(SI);
9833   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9834   ++NumCombined;
9835   return true;
9836 }
9837
9838
9839 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9840   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9841   Value *X = 0;
9842   BasicBlock *TrueDest;
9843   BasicBlock *FalseDest;
9844   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9845       !isa<Constant>(X)) {
9846     // Swap Destinations and condition...
9847     BI.setCondition(X);
9848     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9849     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9850     return &BI;
9851   }
9852
9853   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9854   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9855   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9856                              TrueDest, FalseDest)))
9857     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9858          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9859       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9860       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9861       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9862       NewSCC->takeName(I);
9863       // Swap Destinations and condition...
9864       BI.setCondition(NewSCC);
9865       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9866       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9867       RemoveFromWorkList(I);
9868       I->eraseFromParent();
9869       AddToWorkList(NewSCC);
9870       return &BI;
9871     }
9872
9873   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9874   ICmpInst::Predicate IPred;
9875   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9876                       TrueDest, FalseDest)))
9877     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9878          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9879          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9880       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9881       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9882       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9883       NewSCC->takeName(I);
9884       // Swap Destinations and condition...
9885       BI.setCondition(NewSCC);
9886       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9887       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9888       RemoveFromWorkList(I);
9889       I->eraseFromParent();;
9890       AddToWorkList(NewSCC);
9891       return &BI;
9892     }
9893
9894   return 0;
9895 }
9896
9897 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9898   Value *Cond = SI.getCondition();
9899   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9900     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9901       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9902         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9903         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9904           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9905                                                 AddRHS));
9906         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9907         AddToWorkList(I);
9908         return &SI;
9909       }
9910   }
9911   return 0;
9912 }
9913
9914 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9915 /// is to leave as a vector operation.
9916 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9917   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9918     return true;
9919   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9920     if (isConstant) return true;
9921     // If all elts are the same, we can extract.
9922     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9923     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9924       if (C->getOperand(i) != Op0)
9925         return false;
9926     return true;
9927   }
9928   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9929   if (!I) return false;
9930   
9931   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9932   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9933   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9934       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9935     return true;
9936   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9937     return true;
9938   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9939     if (BO->hasOneUse() &&
9940         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9941          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9942       return true;
9943   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9944     if (CI->hasOneUse() &&
9945         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9946          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9947       return true;
9948   
9949   return false;
9950 }
9951
9952 /// Read and decode a shufflevector mask.
9953 ///
9954 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9955 /// elements in the input.
9956 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9957   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9958   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9959     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9960   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9961     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9962
9963   std::vector<unsigned> Result;
9964   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9965   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9966     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9967       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9968     else
9969       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9970   return Result;
9971 }
9972
9973 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9974 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9975 /// extracted from the vector.
9976 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9977   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9978   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9979   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9980   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9981     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9982   
9983   if (isa<UndefValue>(V))
9984     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9985   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9986     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9987   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9988     return CP->getOperand(EltNo);
9989   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9990     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9991     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9992       return 0;
9993     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9994     
9995     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9996     // inserted value.
9997     if (EltNo == IIElt) 
9998       return III->getOperand(1);
9999     
10000     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10001     // vector input.
10002     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10003   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10004     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10005     if (InEl < Width)
10006       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10007     else if (InEl < Width*2)
10008       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10009     else
10010       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10011   }
10012   
10013   // Otherwise, we don't know.
10014   return 0;
10015 }
10016
10017 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10018
10019   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10020   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10021     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10022
10023   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10024   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10025     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10026   
10027   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10028     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
10029     // with that operand
10030     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10031     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10032       if (C->getOperand(i) != op0) {
10033         op0 = 0; 
10034         break;
10035       }
10036     if (op0)
10037       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10038   }
10039   
10040   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10041   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10042   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10043     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10044     unsigned VectorWidth = 
10045       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10046       
10047     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10048     // crashing the code below.
10049     if (IndexVal >= VectorWidth)
10050       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10051     
10052     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10053     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10054     // property.
10055     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10056       uint64_t UndefElts;
10057       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10058                                                 1 << IndexVal,
10059                                                 UndefElts)) {
10060         EI.setOperand(0, V);
10061         return &EI;
10062       }
10063     }
10064     
10065     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10066       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10067     
10068     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10069     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10070     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10071     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10072       if (const VectorType *VT = 
10073               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10074         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10075           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10076             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10077     }
10078   }
10079   
10080   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10081     if (I->hasOneUse()) {
10082       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10083       // profitable to do so
10084       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10085         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10086         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10087           ExtractElementInst *newEI0 = 
10088             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10089                                    EI.getName()+".lhs");
10090           ExtractElementInst *newEI1 =
10091             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10092                                    EI.getName()+".rhs");
10093           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10094           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10095           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10096         }
10097       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10098         unsigned AS = 
10099           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10100         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10101                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10102         GetElementPtrInst *GEP = 
10103           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
10104         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10105         return new LoadInst(GEP);
10106       }
10107     }
10108     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10109       // Extracting the inserted element?
10110       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10111         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10112       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10113       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10114       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10115           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10116         AddUsesToWorkList(EI);
10117         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10118         return &EI;
10119       }
10120     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10121       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10122       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10123       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10124         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10125         Value *Src;
10126         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10127           Src = SVI->getOperand(0);
10128         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10129           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10130           Src = SVI->getOperand(1);
10131         } else {
10132           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10133         }
10134         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10135       }
10136     }
10137   }
10138   return 0;
10139 }
10140
10141 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10142 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10143 /// Otherwise, return false.
10144 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10145                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10146   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10147          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10148   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10149
10150   if (isa<UndefValue>(V)) {
10151     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10152     return true;
10153   } else if (V == LHS) {
10154     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10155       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10156     return true;
10157   } else if (V == RHS) {
10158     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10159       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10160     return true;
10161   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10162     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10163     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10164     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10165     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10166     
10167     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10168       return false;
10169     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10170     
10171     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10172       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10173       // transitively ok.
10174       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10175         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10176         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10177         return true;
10178       }      
10179     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10180       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10181           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10182         unsigned ExtractedIdx =
10183           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10184         
10185         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10186         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10187           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10188           // transitively ok.
10189           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10190             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10191             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10192               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10193                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10194             } else {
10195               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10196               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10197                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10198               
10199             }
10200             return true;
10201           }
10202         }
10203       }
10204     }
10205   }
10206   // TODO: Handle shufflevector here!
10207   
10208   return false;
10209 }
10210
10211 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10212 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10213 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10214 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10215                                      Value *&RHS) {
10216   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10217          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10218          "Invalid shuffle!");
10219   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10220
10221   if (isa<UndefValue>(V)) {
10222     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10223     return V;
10224   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10225     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10226     return V;
10227   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10228     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10229     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10230     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10231     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10232     
10233     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10234       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10235           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10236         unsigned ExtractedIdx =
10237           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10238         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10239         
10240         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10241         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10242         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10243           RHS = EI->getOperand(0);
10244           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10245           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10246             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10247           return V;
10248         }
10249         
10250         if (VecOp == RHS) {
10251           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10252           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10253           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10254             if (i != InsertedIdx)
10255               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10256           }
10257           return V;
10258         }
10259         
10260         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10261         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10262         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10263           return EI->getOperand(0);
10264         
10265       }
10266     }
10267   }
10268   // TODO: Handle shufflevector here!
10269   
10270   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10271   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10272     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10273   return V;
10274 }
10275
10276 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10277   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10278   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10279   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10280   
10281   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10282   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10283     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10284   
10285   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10286   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10287   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10288     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10289         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10290       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10291       unsigned ExtractedIdx =
10292         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10293       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10294       
10295       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10296         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10297       
10298       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10299         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10300       
10301       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10302       // back into the same place, just use the input vector.
10303       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10304         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10305       
10306       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10307       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10308       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10309       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10310       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10311         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10312         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10313         // Build a new shuffle mask.
10314         std::vector<Constant*> Mask;
10315         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10316           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10317         else {
10318           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10319           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10320                                                        NumVectorElts));
10321         } 
10322         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10323         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10324                                      ConstantVector::get(Mask));
10325       }
10326       
10327       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10328       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10329       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10330         std::vector<Constant*> Mask;
10331         Value *RHS = 0;
10332         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10333         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10334         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10335         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10336       }
10337     }
10338   }
10339
10340   return 0;
10341 }
10342
10343
10344 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10345   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10346   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10347   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10348
10349   bool MadeChange = false;
10350   
10351   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10352   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10353     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10354   
10355   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10356   // the undef, change them to undefs.
10357   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10358     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10359     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10360     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10361       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10362         Mask[i] = 2*e;
10363         MadeChange = true;
10364       }
10365     }
10366     
10367     if (MadeChange) {
10368       // Remap any references to RHS to use LHS.
10369       std::vector<Constant*> Elts;
10370       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10371         if (Mask[i] == 2*e)
10372           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10373         else
10374           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10375       }
10376       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10377     }
10378   }
10379   
10380   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10381   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10382   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10383     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10384       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10385       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10386     }
10387     
10388     // Remap any references to RHS to use LHS.
10389     std::vector<Constant*> Elts;
10390     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10391       if (Mask[i] >= 2*e)
10392         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10393       else {
10394         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10395             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10396           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10397         else
10398           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10399         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10400       }
10401     }
10402     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10403     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10404     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10405     LHS = SVI.getOperand(0);
10406     RHS = SVI.getOperand(1);
10407     MadeChange = true;
10408   }
10409   
10410   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10411   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10412     
10413   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10414     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10415     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10416     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10417       
10418     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10419     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10420   }
10421
10422   // Eliminate identity shuffles.
10423   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10424   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10425   
10426   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10427   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10428   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10429   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10430   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10431   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10432   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10433   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10434   // (splat(splat)) -> splat.
10435   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10436     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10437       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10438
10439       std::vector<unsigned> NewMask;
10440       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10441         if (Mask[i] >= 2*e)
10442           NewMask.push_back(2*e);
10443         else
10444           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10445       
10446       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10447       // the replacement.
10448       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10449         std::vector<Constant*> Elts;
10450         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10451           if (NewMask[i] >= e*2) {
10452             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10453           } else {
10454             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10455           }
10456         }
10457         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10458                                      LHSSVI->getOperand(1),
10459                                      ConstantVector::get(Elts));
10460       }
10461     }
10462   }
10463
10464   return MadeChange ? &SVI : 0;
10465 }
10466
10467
10468
10469
10470 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10471 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10472 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10473 /// end of its block.
10474 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10475   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10476
10477   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10478   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10479
10480   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10481   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10482         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10483     return false;
10484
10485   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10486   // the end of block that could change the value.
10487   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10488     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10489          Scan != E; ++Scan)
10490       if (Scan->mayWriteToMemory())
10491         return false;
10492   }
10493
10494   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10495   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10496
10497   I->moveBefore(InsertPos);
10498   ++NumSunkInst;
10499   return true;
10500 }
10501
10502
10503 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10504 /// all reachable code to the worklist.
10505 ///
10506 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10507 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10508 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10509 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10510 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10511 ///
10512 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10513                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10514                                        InstCombiner &IC,
10515                                        const TargetData *TD) {
10516   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10517   Worklist.push_back(BB);
10518
10519   while (!Worklist.empty()) {
10520     BB = Worklist.back();
10521     Worklist.pop_back();
10522     
10523     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10524     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10525     
10526     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10527       Instruction *Inst = BBI++;
10528       
10529       // DCE instruction if trivially dead.
10530       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10531         ++NumDeadInst;
10532         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10533         Inst->eraseFromParent();
10534         continue;
10535       }
10536       
10537       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10538       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10539         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10540         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10541         ++NumConstProp;
10542         Inst->eraseFromParent();
10543         continue;
10544       }
10545      
10546       IC.AddToWorkList(Inst);
10547     }
10548
10549     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10550     // constant, only visit the reachable successor.
10551     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10552     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10553       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10554         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10555         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10556         continue;
10557       }
10558     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10559       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10560         // See if this is an explicit destination.
10561         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10562           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10563             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10564             continue;
10565           }
10566         
10567         // Otherwise it is the default destination.
10568         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10569         continue;
10570       }
10571     }
10572     
10573     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10574       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10575   }
10576 }
10577
10578 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10579   bool Changed = false;
10580   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10581   
10582   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10583              << F.getNameStr() << "\n");
10584
10585   {
10586     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10587     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10588     // track of which blocks we visit.
10589     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10590     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10591
10592     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10593     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10594     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10595     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10596       if (!Visited.count(BB)) {
10597         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10598         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10599           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10600
10601           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10602           ++NumDeadInst;
10603
10604           if (!I->use_empty())
10605             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10606           I->eraseFromParent();
10607         }
10608       }
10609   }
10610
10611   while (!Worklist.empty()) {
10612     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10613     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10614
10615     // Check to see if we can DCE the instruction.
10616     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10617       // Add operands to the worklist.
10618       if (I->getNumOperands() < 4)
10619         AddUsesToWorkList(*I);
10620       ++NumDeadInst;
10621
10622       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10623
10624       I->eraseFromParent();
10625       RemoveFromWorkList(I);
10626       continue;
10627     }
10628
10629     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10630     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10631       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10632
10633       // Add operands to the worklist.
10634       AddUsesToWorkList(*I);
10635       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10636
10637       ++NumConstProp;
10638       I->eraseFromParent();
10639       RemoveFromWorkList(I);
10640       continue;
10641     }
10642
10643     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10644     if (I->hasOneUse()) {
10645       BasicBlock *BB = I->getParent();
10646       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10647       if (UserParent != BB) {
10648         bool UserIsSuccessor = false;
10649         // See if the user is one of our successors.
10650         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10651           if (*SI == UserParent) {
10652             UserIsSuccessor = true;
10653             break;
10654           }
10655
10656         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10657         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10658         // otherwise), we can keep going.
10659         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10660             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10661           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10662           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10663       }
10664     }
10665
10666     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10667 #ifndef NDEBUG
10668     std::string OrigI;
10669 #endif
10670     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10671     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10672       ++NumCombined;
10673       // Should we replace the old instruction with a new one?
10674       if (Result != I) {
10675         DOUT << "IC: Old = " << *I
10676              << "    New = " << *Result;
10677
10678         // Everything uses the new instruction now.
10679         I->replaceAllUsesWith(Result);
10680
10681         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10682         AddToWorkList(Result);
10683         AddUsersToWorkList(*Result);
10684
10685         // Move the name to the new instruction first.
10686         Result->takeName(I);
10687
10688         // Insert the new instruction into the basic block...
10689         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10690         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10691
10692         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10693           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10694             ++InsertPos;
10695
10696         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10697
10698         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10699         // use counts.
10700         AddUsesToWorkList(*I);
10701
10702         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10703         // we do not process an instruction that has been deleted.
10704         RemoveFromWorkList(I);
10705
10706         // Erase the old instruction.
10707         InstParent->getInstList().erase(I);
10708       } else {
10709 #ifndef NDEBUG
10710         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10711              << "    New = " << *I;
10712 #endif
10713
10714         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10715         // if so, remove it.
10716         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10717           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10718           // use counts.
10719           AddUsesToWorkList(*I);
10720
10721           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10722           // occurrences of this instruction.
10723           RemoveFromWorkList(I);
10724           I->eraseFromParent();
10725         } else {
10726           AddToWorkList(I);
10727           AddUsersToWorkList(*I);
10728         }
10729       }
10730       Changed = true;
10731     }
10732   }
10733
10734   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10735     
10736   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10737   WorklistMap.clear();
10738   return Changed;
10739 }
10740
10741
10742 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10743   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10744   
10745   bool EverMadeChange = false;
10746
10747   // Iterate while there is work to do.
10748   unsigned Iteration = 0;
10749   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10750     EverMadeChange = true;
10751   return EverMadeChange;
10752 }
10753
10754 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10755   return new InstCombiner();
10756 }
10757