Fix typo in comment.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/Debug.h"
48 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
50 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
52 #include "llvm/Support/Compiler.h"
53 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
54 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
56 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
57 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
58 #include <algorithm>
59 #include <sstream>
60 using namespace llvm;
61 using namespace llvm::PatternMatch;
62
63 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
64 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
65 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
66 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
67 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
68
69 namespace {
70   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
71     : public FunctionPass,
72       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
73     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
74     std::vector<Instruction*> Worklist;
75     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
76     TargetData *TD;
77     bool MustPreserveLCSSA;
78   public:
79     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
80     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
81
82     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
83     /// isn't already in it.
84     void AddToWorkList(Instruction *I) {
85       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
86         Worklist.push_back(I);
87     }
88     
89     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
90     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
91       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
92       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
93       
94       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
95       Worklist[It->second] = 0;
96       
97       WorklistMap.erase(It);
98     }
99     
100     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
101       Instruction *I = Worklist.back();
102       Worklist.pop_back();
103       WorklistMap.erase(I);
104       return I;
105     }
106
107     
108     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
109     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
110     /// now.
111     ///
112     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
113       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
114            UI != UE; ++UI)
115         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
116     }
117
118     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
119     /// the work lists because they might get more simplified now.
120     ///
121     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
122       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
123         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
124           AddToWorkList(Op);
125     }
126     
127     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
128     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
129     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
130     ///
131     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
132     ///
133     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
134       Value *R = I.getOperand(op);
135       
136       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
137         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
138           AddToWorkList(Op);
139           // Set the operand to undef to drop the use.
140           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
141         }
142       
143       return R;
144     }
145
146   public:
147     virtual bool runOnFunction(Function &F);
148     
149     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
150
151     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
152       AU.addRequired<TargetData>();
153       AU.addPreservedID(LCSSAID);
154       AU.setPreservesCFG();
155     }
156
157     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
158
159     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
160     // instruction types.  The semantics are as follows:
161     // Return Value:
162     //    null        - No change was made
163     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
164     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
165     //
166     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
167     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
187     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
189     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
190                                                 Instruction *LHS,
191                                                 ConstantInt *RHS);
192
193     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
194                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
195     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
196                                      BinaryOperator &I);
197     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
198     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
199     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
200     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
201     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
202     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
203     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
204     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
205     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
206     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
207     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
208     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
209     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
210     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
211     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
212     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
213                                 Instruction *FI);
214     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
215     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
216     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
217     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
218     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
219     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
220     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
221     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
222     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
223     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
224     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
225     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
226     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
227     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
228
229     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
230     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
231
232   private:
233     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
234     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
235
236   public:
237     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
238     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
239     //
240     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
241       assert(New && New->getParent() == 0 &&
242              "New instruction already inserted into a basic block!");
243       BasicBlock *BB = Old.getParent();
244       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
245       AddToWorkList(New);
246       return New;
247     }
248
249     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
250     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
251     /// cast.
252     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
253                             Instruction &Pos) {
254       if (V->getType() == Ty) return V;
255
256       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
257         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
258       
259       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
260       AddToWorkList(C);
261       return C;
262     }
263
264     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
265     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
266     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
267     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
268     // modified.
269     //
270     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
271       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
272       if (&I != V) {
273         I.replaceAllUsesWith(V);
274         return &I;
275       } else {
276         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
277         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
278         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
279         return &I;
280       }
281     }
282
283     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
284     // found to be replacable with another preexisting expression or was
285     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
286     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
287     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
288     //
289     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
290       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
291       if (Old != New)
292         Old->replaceAllUsesWith(New);
293       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
294         AddToWorkList(I);
295       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
296         AddToWorkList(I);
297       return true;
298     }
299     
300     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
301     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
302     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
303     // this function.
304     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
305       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
306       AddUsesToWorkList(I);
307       RemoveFromWorkList(&I);
308       I.eraseFromParent();
309       return 0;  // Don't do anything with FI
310     }
311
312   private:
313     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
314     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
315     /// casts that are known to not do anything...
316     ///
317     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
318                                    Value *V, const Type *DestTy,
319                                    Instruction *InsertBefore);
320
321     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
322     /// commutative operators.
323     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
324
325     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
326     /// most-complex to least-complex order.
327     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
328
329     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
330     /// on the demanded bits.
331     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
332                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
333                               unsigned Depth = 0);
334
335     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
336                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
337       
338     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
339     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
340     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
341     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
342
343     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
344     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
345     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
346     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
347     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
348     
349     
350     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
351                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
352     
353     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
354                               bool isSub, Instruction &I);
355     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
356                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
357     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
358     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
359     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
360
361     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
362   };
363
364   char InstCombiner::ID = 0;
365   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
366 }
367
368 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
369 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
370 static unsigned getComplexity(Value *V) {
371   if (isa<Instruction>(V)) {
372     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
373       return 3;
374     return 4;
375   }
376   if (isa<Argument>(V)) return 3;
377   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
378 }
379
380 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
381 // it.
382 static bool isOnlyUse(Value *V) {
383   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
384 }
385
386 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
387 // though a va_arg area...
388 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
389   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
390     if (ITy->getBitWidth() < 32)
391       return Type::Int32Ty;
392   } else if (Ty == Type::FloatTy)
393     return Type::DoubleTy;
394   return Ty;
395 }
396
397 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
398 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
399 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
400   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
401     return I->getOperand(0);
402   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
403     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
404       return CE->getOperand(0);
405   return 0;
406 }
407
408 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
409 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
410 static Instruction::CastOps 
411 isEliminableCastPair(
412   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
413   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
414   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
415   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
416 ) {
417   
418   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
419   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
420
421   // Get the opcodes of the two Cast instructions
422   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
423   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
424
425   return Instruction::CastOps(
426       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
427                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
428 }
429
430 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
431 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
432 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
433 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
434                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
435   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
436   
437   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
438   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
439     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
440       return false;
441   return true;
442 }
443
444 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
445 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
446 /// casts that are known to not do anything...
447 ///
448 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
449                                              Value *V, const Type *DestTy,
450                                              Instruction *InsertBefore) {
451   if (V->getType() == DestTy) return V;
452   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
453     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
454   
455   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
456 }
457
458 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
459 // operators:
460 //
461 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
462 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
463 //     binary operators.
464 //
465 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
466 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
467 //
468 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
469   bool Changed = false;
470   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
471     Changed = !I.swapOperands();
472
473   if (!I.isAssociative()) return Changed;
474   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
475   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
476     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
477       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
478         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
479                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
480                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
481         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
482         I.setOperand(1, Folded);
483         return true;
484       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
485         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
486             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
487           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
488           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
489
490           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
491           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
492           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
493                                                     Op1->getOperand(0),
494                                                     Op1->getName(), &I);
495           AddToWorkList(New);
496           I.setOperand(0, New);
497           I.setOperand(1, Folded);
498           return true;
499         }
500     }
501   return Changed;
502 }
503
504 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
505 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
506 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
507 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
508   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
509     return false;
510   I.swapOperands();
511   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
512   return true;
513 }
514
515 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
516 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
517 //
518 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
519   if (BinaryOperator::isNeg(V))
520     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
521
522   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
523   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
524     return ConstantExpr::getNeg(C);
525   return 0;
526 }
527
528 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
529   if (BinaryOperator::isNot(V))
530     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
531
532   // Constants can be considered to be not'ed values...
533   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
534     return ConstantInt::get(~C->getValue());
535   return 0;
536 }
537
538 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
539 // other computations (because it has a constant operand), return the
540 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
541 // Otherwise, return null.
542 //
543 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
544   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
545     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
546       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
547         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
548           return I->getOperand(0);
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
551           // The multiplier is really 1 << CST.
552           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
553           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
554           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
555           return I->getOperand(0);
556         }
557     }
558   return 0;
559 }
560
561 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
562 /// expression, return it.
563 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
564   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
565   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
566     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
567       return cast<User>(V);
568   return false;
569 }
570
571 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
572 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
573   APInt Val(C->getValue());
574   return ConstantInt::get(++Val);
575 }
576 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
577 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
578   APInt Val(C->getValue());
579   return ConstantInt::get(--Val);
580 }
581 /// Add - Add two ConstantInts together
582 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
583   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
584 }
585 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
586 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
587   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
588 }
589 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
590 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
591   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
592 }
593 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
594 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
595   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
596 }
597
598 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
599 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
600 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
601 /// processing.
602 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
603 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
604 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
605 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
606 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
607 /// this won't lose us code quality.
608 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
609                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
610   assert(V && "No Value?");
611   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
612   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
613   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
614          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
615          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
616          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
617   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
618     // We know all of the bits for a constant!
619     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
620     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
621     return;
622   }
623
624   if (Depth == 6 || Mask == 0)
625     return;  // Limit search depth.
626
627   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
628   if (!I) return;
629
630   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
631   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
632   
633   switch (I->getOpcode()) {
634   case Instruction::And: {
635     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
636     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
637     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
638     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
639     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
640     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
641     
642     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
643     KnownOne &= KnownOne2;
644     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
645     KnownZero |= KnownZero2;
646     return;
647   }
648   case Instruction::Or: {
649     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
650     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
651     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
652     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
653     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
654     
655     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
656     KnownZero &= KnownZero2;
657     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
658     KnownOne |= KnownOne2;
659     return;
660   }
661   case Instruction::Xor: {
662     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
663     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
664     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
665     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
666     
667     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
668     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
669     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
670     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
671     KnownZero = KnownZeroOut;
672     return;
673   }
674   case Instruction::Select:
675     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
676     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
677     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
678     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
679
680     // Only known if known in both the LHS and RHS.
681     KnownOne &= KnownOne2;
682     KnownZero &= KnownZero2;
683     return;
684   case Instruction::FPTrunc:
685   case Instruction::FPExt:
686   case Instruction::FPToUI:
687   case Instruction::FPToSI:
688   case Instruction::SIToFP:
689   case Instruction::PtrToInt:
690   case Instruction::UIToFP:
691   case Instruction::IntToPtr:
692     return; // Can't work with floating point or pointers
693   case Instruction::Trunc: {
694     // All these have integer operands
695     uint32_t SrcBitWidth = 
696       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
697     APInt MaskIn(Mask);
698     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
699     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
700     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
701     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
702     KnownZero.trunc(BitWidth);
703     KnownOne.trunc(BitWidth);
704     return;
705   }
706   case Instruction::BitCast: {
707     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
708     if (SrcTy->isInteger()) {
709       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
710       return;
711     }
712     break;
713   }
714   case Instruction::ZExt:  {
715     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
716     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
717     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
718       
719     APInt MaskIn(Mask);
720     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
721     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
722     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
723     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
724     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
725     // The top bits are known to be zero.
726     KnownZero.zext(BitWidth);
727     KnownOne.zext(BitWidth);
728     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
729     return;
730   }
731   case Instruction::SExt: {
732     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
733     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
734     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
735       
736     APInt MaskIn(Mask); 
737     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
738     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
739     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
740     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
741     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
742     KnownZero.zext(BitWidth);
743     KnownOne.zext(BitWidth);
744
745     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
746     // top bits of the result.
747     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
748       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
749     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
750       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
751     return;
752   }
753   case Instruction::Shl:
754     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
755     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
756       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
757       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
758       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
759       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
760       KnownZero <<= ShiftAmt;
761       KnownOne  <<= ShiftAmt;
762       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
763       return;
764     }
765     break;
766   case Instruction::LShr:
767     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
768     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
769       // Compute the new bits that are at the top now.
770       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
771       
772       // Unsigned shift right.
773       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
774       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
775       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
776       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
777       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
778       // high bits known zero.
779       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
780       return;
781     }
782     break;
783   case Instruction::AShr:
784     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
785     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
786       // Compute the new bits that are at the top now.
787       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
788       
789       // Signed shift right.
790       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
791       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
792       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
793       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
794       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
795         
796       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
797       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
798         KnownZero |= HighBits;
799       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
800         KnownOne |= HighBits;
801       return;
802     }
803     break;
804   }
805 }
806
807 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
808 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
809 /// for bits that V cannot have.
810 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
811   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
812   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
813   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
814   return (KnownZero & Mask) == Mask;
815 }
816
817 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
818 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
819 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
820 /// constant and return true.
821 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
822                                    APInt Demanded) {
823   assert(I && "No instruction?");
824   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
825
826   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
827   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
828   if (!OpC) return false;
829
830   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
831   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
832   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
833     return false;
834
835   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
836   Demanded &= OpC->getValue();
837   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
838   return true;
839 }
840
841 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
842 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
843 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
844 // min/max.
845 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
846                                                    const APInt& KnownZero,
847                                                    const APInt& KnownOne,
848                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
849   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
850   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
851          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
852          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
853          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
854   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
855
856   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
857   // bit if it is unknown.
858   Min = KnownOne;
859   Max = KnownOne|UnknownBits;
860   
861   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
862     Min.set(BitWidth-1);
863     Max.clear(BitWidth-1);
864   }
865 }
866
867 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
868 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
869 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
870 // min/max.
871 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
872                                                      const APInt& KnownZero,
873                                                      const APInt& KnownOne,
874                                                      APInt& Min,
875                                                      APInt& Max) {
876   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
877   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
878          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
879          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
880          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
881   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
882   
883   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
884   Min = KnownOne;
885   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
886   Max = KnownOne|UnknownBits;
887 }
888
889 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
890 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
891 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
892 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
893 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
894 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
895 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
896 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
897 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
898 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
899 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
900 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
901 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
902 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
903 /// and KnownOne must all be the same.
904 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
905                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
906                                         unsigned Depth) {
907   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
908   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
909   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
910   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
911   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
912          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
913          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
914          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
915           must have same BitWidth");
916   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
917     // We know all of the bits for a constant!
918     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
919     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
920     return false;
921   }
922   
923   KnownZero.clear(); 
924   KnownOne.clear();
925   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
926     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
927       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
928       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
929       return false;
930     }
931     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
932     // just set the DemandedMask to all bits.
933     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
934   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
935     if (V != UndefValue::get(VTy))
936       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
937     return false;
938   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
939     return false;
940   }
941   
942   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
943   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
944
945   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
946   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
947   switch (I->getOpcode()) {
948   default: break;
949   case Instruction::And:
950     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
951     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
952                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
953       return true;
954     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
955            "Bits known to be one AND zero?"); 
956
957     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
958     // LHS.
959     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
960                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
961       return true;
962     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
963            "Bits known to be one AND zero?"); 
964
965     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
966     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
967     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
968         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
969       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
970     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
971         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
972       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
973     
974     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
975     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
976       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
977       
978     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
979     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
980       return UpdateValueUsesWith(I, I);
981       
982     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
983     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
984     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
985     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
986     break;
987   case Instruction::Or:
988     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
989     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
990                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
991       return true;
992     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
993            "Bits known to be one AND zero?"); 
994     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
995     // LHS.
996     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
997                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
998       return true;
999     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1000            "Bits known to be one AND zero?"); 
1001     
1002     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1003     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1004     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1005         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1006       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1007     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1008         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1009       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1010
1011     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1012     // the other side, just use the 'other' side.
1013     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1014         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1015       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1016     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1017         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1018       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1019         
1020     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1021     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1022       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1023           
1024     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1025     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1026     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1027     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1028     break;
1029   case Instruction::Xor: {
1030     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1031                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1032       return true;
1033     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1034            "Bits known to be one AND zero?"); 
1035     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1036                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1037       return true;
1038     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1039            "Bits known to be one AND zero?"); 
1040     
1041     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1042     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1043     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1044       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1045     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1047     
1048     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1049     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1050                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1051     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1052     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1053                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1054     
1055     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1056     // other, turn this into an *inclusive* or.
1057     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1058     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1059       Instruction *Or =
1060         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1061                                  I->getName());
1062       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1063       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1064     }
1065     
1066     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1067     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1068     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1069     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1070     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1071       // all known
1072       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1073         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1074         Instruction *And = 
1075           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1076         InsertNewInstBefore(And, *I);
1077         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1078       }
1079     }
1080     
1081     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1082     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1083     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1084       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1085     
1086     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1087     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1088     break;
1089   }
1090   case Instruction::Select:
1091     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1092                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1093       return true;
1094     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1095                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1096       return true;
1097     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1098            "Bits known to be one AND zero?"); 
1099     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     
1102     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1103     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1104       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     
1108     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1109     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1110     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1111     break;
1112   case Instruction::Trunc: {
1113     uint32_t truncBf = 
1114       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1115     DemandedMask.zext(truncBf);
1116     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1117     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1118     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1119                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1120       return true;
1121     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1122     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1123     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1124     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1125            "Bits known to be one AND zero?"); 
1126     break;
1127   }
1128   case Instruction::BitCast:
1129     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1130       return false;
1131       
1132     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1133                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1134       return true;
1135     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1136            "Bits known to be one AND zero?"); 
1137     break;
1138   case Instruction::ZExt: {
1139     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1140     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1141     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1142     
1143     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1144     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1145     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1146     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1147                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1148       return true;
1149     DemandedMask.zext(BitWidth);
1150     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1151     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1152     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1153            "Bits known to be one AND zero?"); 
1154     // The top bits are known to be zero.
1155     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1156     break;
1157   }
1158   case Instruction::SExt: {
1159     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1160     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1161     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1162     
1163     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1164                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1165
1166     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1167     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1168     // bit is demanded.
1169     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1170       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1171       
1172     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1173     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1174     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1175     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1176                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1177       return true;
1178     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1179     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1180     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1181     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1182            "Bits known to be one AND zero?"); 
1183       
1184     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1185     // top bits of the result.
1186
1187     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1188     // convert this into a zero extension.
1189     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1190     {
1191       // Convert to ZExt cast
1192       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1193       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1194     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1195       RHSKnownOne |= NewBits;
1196     }
1197     break;
1198   }
1199   case Instruction::Add: {
1200     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1201     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1202     // either.
1203     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1204       
1205     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1206     // we can do.
1207     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1208       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1209       // won't work if the RHS is zero.
1210       if (RHS->isZero())
1211         break;
1212       
1213       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1214       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1215       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1216
1217       // Find information about known zero/one bits in the input.
1218       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1219                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1220         return true;
1221
1222       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1223       // the constant.
1224       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1225         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1226       
1227       // Avoid excess work.
1228       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1229         break;
1230       
1231       // Turn it into OR if input bits are zero.
1232       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1233         Instruction *Or =
1234           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1235                                    I->getName());
1236         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1237         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1238       }
1239       
1240       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1241       // depending on potential carries from the input constant and the
1242       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1243       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1244       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1245       
1246       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1247       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1248       // this scan.
1249       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1250       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1251       
1252       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1253       
1254       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1255       // other, and there is no input carry.
1256       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1257                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1258       
1259       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1260       // is no input carry.
1261       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1262     } else {
1263       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1264       // the high bits of its LHS or RHS.
1265       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1266         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1267         // significant bit and all those below it.
1268         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1269         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1270                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1271           return true;
1272         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1273                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1274           return true;
1275       }
1276     }
1277     break;
1278   }
1279   case Instruction::Sub:
1280     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1281     // the high bits of its LHS or RHS.
1282     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1283       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1284       // significant bit and all those below it.
1285       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1286       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1287       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1288                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1289         return true;
1290       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1291                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1292         return true;
1293     }
1294     break;
1295   case Instruction::Shl:
1296     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1297       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1298       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1299       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1300                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1301         return true;
1302       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1303              "Bits known to be one AND zero?"); 
1304       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1305       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1306       // low bits known zero.
1307       if (ShiftAmt)
1308         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1309     }
1310     break;
1311   case Instruction::LShr:
1312     // For a logical shift right
1313     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1314       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1315       
1316       // Unsigned shift right.
1317       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1318       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1319                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1320         return true;
1321       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1322              "Bits known to be one AND zero?"); 
1323       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1324       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1325       if (ShiftAmt) {
1326         // Compute the new bits that are at the top now.
1327         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1328         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1329       }
1330     }
1331     break;
1332   case Instruction::AShr:
1333     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1334     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1335     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1336     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1337     if (DemandedMask == 1) {
1338       // Perform the logical shift right.
1339       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1340                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1341       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1342       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1343     }    
1344     
1345     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1346       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1347       
1348       // Signed shift right.
1349       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1350       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1351                                DemandedMaskIn,
1352                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1353         return true;
1354       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1355              "Bits known to be one AND zero?"); 
1356       // Compute the new bits that are at the top now.
1357       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1358       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1359       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1360         
1361       // Handle the sign bits.
1362       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1363       // Adjust to where it is now in the mask.
1364       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1365         
1366       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1367       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1368       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1369           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1370         // Perform the logical shift right.
1371         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1372                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1373         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1374         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1375       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1376         RHSKnownOne |= HighBits;
1377       }
1378     }
1379     break;
1380   }
1381   
1382   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1383   // constant.
1384   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1385     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1386   return false;
1387 }
1388
1389
1390 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1391 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1392 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1393 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1394 ///
1395 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1396 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1397 /// returned.  This returns null if no change was made.
1398 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1399                                                 uint64_t &UndefElts,
1400                                                 unsigned Depth) {
1401   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1402   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1403   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1404   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1405          "Invalid DemandedElts!");
1406
1407   if (isa<UndefValue>(V)) {
1408     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1409     UndefElts = EltMask;
1410     return 0;
1411   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1412     UndefElts = EltMask;
1413     return UndefValue::get(V->getType());
1414   }
1415   
1416   UndefElts = 0;
1417   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1418     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1419     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1420
1421     std::vector<Constant*> Elts;
1422     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1423       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1424         Elts.push_back(Undef);
1425         UndefElts |= (1ULL << i);
1426       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1427         Elts.push_back(Undef);
1428         UndefElts |= (1ULL << i);
1429       } else {                               // Otherwise, defined.
1430         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1431       }
1432         
1433     // If we changed the constant, return it.
1434     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1435     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1436   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1437     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1438     // set to undef.
1439     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1440     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1441     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1442     std::vector<Constant*> Elts;
1443     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1444       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1445     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1446     return ConstantVector::get(Elts);
1447   }
1448   
1449   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1450     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1451       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1452       return false;
1453     }
1454     return false;
1455   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1456     return false;
1457   }
1458   
1459   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1460   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1461   
1462   bool MadeChange = false;
1463   uint64_t UndefElts2;
1464   Value *TmpV;
1465   switch (I->getOpcode()) {
1466   default: break;
1467     
1468   case Instruction::InsertElement: {
1469     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1470     // demand exactly the same input as we produce.
1471     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1472     if (Idx == 0) {
1473       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1474       // which elt is getting updated.
1475       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1476                                         UndefElts2, Depth+1);
1477       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1478       break;
1479     }
1480     
1481     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1482     // insertelement.
1483     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1484     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1485       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1486     
1487     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1488     // input demanded set is simpler than the output set.
1489     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1490                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1491                                       UndefElts, Depth+1);
1492     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1493
1494     // The inserted element is defined.
1495     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1496     break;
1497   }
1498   case Instruction::BitCast: {
1499     // Packed->packed casts only.
1500     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1501     if (!VTy) break;
1502     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1503     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1504     unsigned Ratio;
1505
1506     if (VWidth == InVWidth) {
1507       // If we are converting from <4x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1508       // elements as are demanded of us.
1509       Ratio = 1;
1510       InputDemandedElts = DemandedElts;
1511     } else if (VWidth > InVWidth) {
1512       // Untested so far.
1513       break;
1514       
1515       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1516       // then an input element is live if any of the corresponding output
1517       // elements are live.
1518       Ratio = VWidth/InVWidth;
1519       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1520         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1521           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1522       }
1523     } else {
1524       // Untested so far.
1525       break;
1526       
1527       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1528       // then an input element is live if the corresponding output element is
1529       // live.
1530       Ratio = InVWidth/VWidth;
1531       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1532         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1533           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1534     }
1535     
1536     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1537     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1538                                       UndefElts2, Depth+1);
1539     if (TmpV) {
1540       I->setOperand(0, TmpV);
1541       MadeChange = true;
1542     }
1543     
1544     UndefElts = UndefElts2;
1545     if (VWidth > InVWidth) {
1546       assert(0 && "Unimp");
1547       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1548       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1549       // undef.
1550       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1551         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1552           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1553     } else if (VWidth < InVWidth) {
1554       assert(0 && "Unimp");
1555       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1556       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1557       // elements are undef.
1558       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1559       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1560         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1561           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1562     }
1563     break;
1564   }
1565   case Instruction::And:
1566   case Instruction::Or:
1567   case Instruction::Xor:
1568   case Instruction::Add:
1569   case Instruction::Sub:
1570   case Instruction::Mul:
1571     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1572     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1573                                       UndefElts, Depth+1);
1574     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1575     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1576                                       UndefElts2, Depth+1);
1577     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1578       
1579     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1580     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1581     UndefElts &= UndefElts2;
1582     break;
1583     
1584   case Instruction::Call: {
1585     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1586     if (!II) break;
1587     switch (II->getIntrinsicID()) {
1588     default: break;
1589       
1590     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1591     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1592     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1593     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1594     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1595     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1596     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1597     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1598     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1599     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1600       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1601                                         UndefElts, Depth+1);
1602       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1603       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1604                                         UndefElts2, Depth+1);
1605       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1606
1607       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1608       // scalarize it now.
1609       if (DemandedElts == 1) {
1610         switch (II->getIntrinsicID()) {
1611         default: break;
1612         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1613         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1614         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1615         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1616           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1617           Value *LHS = II->getOperand(1);
1618           Value *RHS = II->getOperand(2);
1619           // Extract the element as scalars.
1620           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1621           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1622           
1623           switch (II->getIntrinsicID()) {
1624           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1625           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1626           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1627             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1628                                                         II->getName()), *II);
1629             break;
1630           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1631           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1632             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1633                                                          II->getName()), *II);
1634             break;
1635           }
1636           
1637           Instruction *New =
1638             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1639                                   II->getName());
1640           InsertNewInstBefore(New, *II);
1641           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1642           return New;
1643         }            
1644       }
1645         
1646       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1647       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1648       UndefElts &= UndefElts2;
1649       break;
1650     }
1651     break;
1652   }
1653   }
1654   return MadeChange ? I : 0;
1655 }
1656
1657 /// @returns true if the specified compare instruction is
1658 /// true when both operands are equal...
1659 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true if both operands are equal
1660 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1661   ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1662   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1663          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1664          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1665 }
1666
1667 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1668 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1669 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1670 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1671 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1672 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1673 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1674 ///
1675 template<typename Functor>
1676 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1677   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1678   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1679
1680   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1681   if (F.shouldApply(LHS))
1682     return F.apply(Root);
1683
1684   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1685   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1686   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1687     // Should we apply this transform to the RHS?
1688     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1689
1690     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1691     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1692       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1693       ShouldApply = true;
1694     }
1695
1696     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1697     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1698     if (ShouldApply) {
1699       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1700
1701       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1702       // and perform the reassociation.
1703       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1704
1705       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1706       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1707
1708       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1709       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1710       if (&Root == TmpLHSI) {
1711         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1712         return 0;
1713       }
1714       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1715       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1716       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1717       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1718       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1719       ARI = Root;
1720
1721       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1722       // get to LHSI.
1723       while (TmpLHSI != LHSI) {
1724         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1725         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1726         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1727         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1728         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1729         ARI = NextLHSI;
1730
1731         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1732         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1733         TmpLHSI = NextLHSI;
1734         ExtraOperand = NextOp;
1735       }
1736
1737       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1738       // the transformation...
1739       return F.apply(Root);
1740     }
1741
1742     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1743   }
1744   return 0;
1745 }
1746
1747
1748 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1749 struct AddRHS {
1750   Value *RHS;
1751   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1752   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1753   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1754     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1755                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1756   }
1757 };
1758
1759 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1760 //                 iff C1&C2 == 0
1761 struct AddMaskingAnd {
1762   Constant *C2;
1763   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1764   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1765     ConstantInt *C1;
1766     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1767            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1768   }
1769   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1770     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1771   }
1772 };
1773
1774 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1775                                              InstCombiner *IC) {
1776   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1777     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1778       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1779
1780     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1781           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1782   }
1783
1784   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1785   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1786   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1787
1788   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1789     if (ConstIsRHS)
1790       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1791     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1792   }
1793
1794   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1795   if (!ConstIsRHS)
1796     std::swap(Op0, Op1);
1797   Instruction *New;
1798   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1799     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1800   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1801     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1802                           SO->getName()+".cmp");
1803   else {
1804     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1805     abort();
1806   }
1807   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1808 }
1809
1810 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1811 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1812 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1813 // not have a second operand.
1814 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1815                                      InstCombiner *IC) {
1816   // Don't modify shared select instructions
1817   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1818   Value *TV = SI->getOperand(1);
1819   Value *FV = SI->getOperand(2);
1820
1821   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1822     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1823     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1824
1825     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1826     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1827
1828     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1829                           SelectFalseVal);
1830   }
1831   return 0;
1832 }
1833
1834
1835 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1836 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1837 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1838 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1839   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1840   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1841   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1842
1843   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1844   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1845   // or if *it* is a PHI, bail out.
1846   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1847   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1848     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1849       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1850       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1851       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1852       
1853       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1854       // loop.
1855       if (NonConstBB == I.getParent())
1856         return 0;
1857     }
1858   
1859   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1860   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1861   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1862   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1863   if (NonConstBB) {
1864     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1865     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1866   }
1867
1868   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1869   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1870   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1871   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1872   NewPN->takeName(PN);
1873
1874   // Next, add all of the operands to the PHI.
1875   if (I.getNumOperands() == 2) {
1876     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1877     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1878       Value *InV;
1879       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1880         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1881           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1882         else
1883           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1884       } else {
1885         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1886         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1887           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1888                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1889                                        NonConstBB->getTerminator());
1890         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1891           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1892                                 CI->getPredicate(),
1893                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1894                                 NonConstBB->getTerminator());
1895         else
1896           assert(0 && "Unknown binop!");
1897         
1898         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1899       }
1900       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1901     }
1902   } else { 
1903     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1904     const Type *RetTy = CI->getType();
1905     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1906       Value *InV;
1907       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1908         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1909       } else {
1910         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1911         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1912                                I.getType(), "phitmp", 
1913                                NonConstBB->getTerminator());
1914         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1915       }
1916       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1917     }
1918   }
1919   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1920 }
1921
1922 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1923   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1924   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1925
1926   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1927     // X + undef -> undef
1928     if (isa<UndefValue>(RHS))
1929       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1930
1931     // X + 0 --> X
1932     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1933       if (RHSC->isNullValue())
1934         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1935     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1936       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1937         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1938     }
1939
1940     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1941       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1942       const APInt& Val = CI->getValue();
1943       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1944       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1945         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1946       
1947       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1948       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1949       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1950         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1951         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1952                                  KnownZero, KnownOne))
1953           return &I;
1954       }
1955     }
1956
1957     if (isa<PHINode>(LHS))
1958       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1959         return NV;
1960     
1961     ConstantInt *XorRHS = 0;
1962     Value *XorLHS = 0;
1963     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1964         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1965       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1966       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1967       
1968       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1969       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1970       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1971       do {
1972         if (TySizeBits > Size) {
1973           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1974           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1975           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1976               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1977             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1978             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1979                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1980               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1981             break;
1982           }
1983         }
1984         Size >>= 1;
1985         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1986         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1987       } while (Size >= 1);
1988       
1989       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1990       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
1991       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
1992       // up to something that the back ends can handle.
1993       const Type *MiddleType = 0;
1994       switch (Size) {
1995         default: break;
1996         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
1997         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
1998         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
1999       }
2000       if (MiddleType) {
2001         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2002         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2003         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2004       }
2005     }
2006   }
2007
2008   // X + X --> X << 1
2009   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2010     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2011
2012     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2013       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2014         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2015           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2016     }
2017     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2018       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2019         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2020           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2021     }
2022   }
2023
2024   // -A + B  -->  B - A
2025   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2026     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2027
2028   // A + -B  -->  A - B
2029   if (!isa<Constant>(RHS))
2030     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2031       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2032
2033
2034   ConstantInt *C2;
2035   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2036     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2037       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2038
2039     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2040     ConstantInt *C1;
2041     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2042       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2043   }
2044
2045   // X + X*C --> X * (C+1)
2046   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2047     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2048
2049   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2050   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2051       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2052     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2053   
2054
2055   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2056   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2057     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2058       return R;
2059
2060   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2061     Value *X = 0;
2062     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2063       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2064
2065     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2066     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2067       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2068       if (Anded == CRHS) {
2069         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2070         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2071         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2072
2073         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2074         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2075
2076         // See if the and mask includes all of these bits.
2077         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2078
2079         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2080           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2081           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2082                                                             LHS->getName()), I);
2083           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2084         }
2085       }
2086     }
2087
2088     // Try to fold constant add into select arguments.
2089     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2090       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2091         return R;
2092   }
2093
2094   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2095   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2096   //     intptrtype
2097   {
2098     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2099     Value *Other = RHS;
2100     if (!CI) {
2101       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2102       Other = LHS;
2103     }
2104     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2105         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2106          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2107         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2108       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2109                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2110       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2111       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2112     }
2113   }
2114
2115   return Changed ? &I : 0;
2116 }
2117
2118 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2119 // highest order bit set.
2120 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2121   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2122   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2123 }
2124
2125 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2126   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2127
2128   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2129     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2130
2131   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2132   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2133     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2134
2135   if (isa<UndefValue>(Op0))
2136     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2137   if (isa<UndefValue>(Op1))
2138     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2139
2140   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2141     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2142     if (C->isAllOnesValue())
2143       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2144
2145     // C - ~X == X + (1+C)
2146     Value *X = 0;
2147     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2148       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2149
2150     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2151     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2152     if (C->isZero()) {
2153       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2154         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2155           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2156             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2157             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2158                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2159               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2160               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2161                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2162             }
2163           }
2164         }
2165         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2166           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2167             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2168             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2169                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2170               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2171               return BinaryOperator::createLShr(
2172                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2173             }
2174           }
2175         } 
2176     }
2177
2178     // Try to fold constant sub into select arguments.
2179     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2180       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2181         return R;
2182
2183     if (isa<PHINode>(Op0))
2184       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2185         return NV;
2186   }
2187
2188   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2189     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2190         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2191       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2192         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2193       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2194         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2195       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2196         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2197           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2198           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2199                                            Op1I->getOperand(0));
2200       }
2201     }
2202
2203     if (Op1I->hasOneUse()) {
2204       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2205       // is not used by anyone else...
2206       //
2207       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2208           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2209         // Swap the two operands of the subexpr...
2210         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2211         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2212         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2213
2214         // Create the new top level add instruction...
2215         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2216       }
2217
2218       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2219       //
2220       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2221           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2222         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2223
2224         Value *NewNot =
2225           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2226         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2227       }
2228
2229       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2230       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2231         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2232           if (CSI->isZero())
2233             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2234               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2235                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2236
2237       // X - X*C --> X * (1-C)
2238       ConstantInt *C2 = 0;
2239       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2240         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2241         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2242       }
2243     }
2244   }
2245
2246   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2247     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2248       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2249         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2250           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2251         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2252           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2253       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2254         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2255           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2256       }
2257
2258   ConstantInt *C1;
2259   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2260     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2261       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2262
2263     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2264     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2265       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2266   }
2267   return 0;
2268 }
2269
2270 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if it
2271 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
2272 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS) {
2273   switch (pred) {
2274     case ICmpInst::ICMP_SLT: 
2275       // True if LHS s< RHS and RHS == 0
2276       return RHS->isZero();
2277     case ICmpInst::ICMP_SLE: 
2278       // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2279       return RHS->isAllOnesValue();
2280     case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2281       // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2282       return RHS->getValue() == 
2283              APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2284     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2285       // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2286       return RHS->getValue() ==
2287              APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2288     default:
2289       return false;
2290   }
2291 }
2292
2293 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2294   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2295   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2296
2297   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2298     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2299
2300   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2301   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2302     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2303
2304       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2305       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2306         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2307           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2308             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2309                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2310
2311       if (CI->isZero())
2312         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2313       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2314         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2315       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2316         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2317
2318       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2319       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2320         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2321                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2322       }
2323     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2324       if (Op1F->isNullValue())
2325         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2326
2327       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2328       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2329       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2330         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2331     }
2332     
2333     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2334       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2335           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2336         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2337         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2338                                                      Op1, "tmp");
2339         InsertNewInstBefore(Add, I);
2340         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2341                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2342         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2343         
2344       }
2345
2346     // Try to fold constant mul into select arguments.
2347     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2348       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2349         return R;
2350
2351     if (isa<PHINode>(Op0))
2352       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2353         return NV;
2354   }
2355
2356   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2357     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2358       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2359
2360   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2361   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2362   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2363   // formed.
2364   CastInst *BoolCast = 0;
2365   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2366     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2367       BoolCast = CI;
2368   if (!BoolCast)
2369     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2370       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2371         BoolCast = CI;
2372   if (BoolCast) {
2373     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2374       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2375       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2376
2377       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2378       // multiply into a shift/and combination.
2379       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2380           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
2381         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2382         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2383                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2384         Value *V =
2385           InsertNewInstBefore(
2386             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2387                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2388                                             ".mask"), I);
2389
2390         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2391         // or truncate to the multiply type.
2392         if (I.getType() != V->getType()) {
2393           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2394           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2395           Instruction::CastOps opcode = 
2396             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2397              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2398           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2399         }
2400
2401         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2402         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2403       }
2404     }
2405   }
2406
2407   return Changed ? &I : 0;
2408 }
2409
2410 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2411 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2412 /// used by the visitors to those instructions.
2413 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2414 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2415   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2416
2417   // undef / X -> 0
2418   if (isa<UndefValue>(Op0))
2419     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2420
2421   // X / undef -> undef
2422   if (isa<UndefValue>(Op1))
2423     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2424
2425   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2426   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2427     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2428     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2429     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2430     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2431     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2432     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2433       if (ST->isNullValue()) {
2434         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2435         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2436           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2437         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2438           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2439         else
2440           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2441         return &I;
2442       }
2443
2444     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2445     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2446       if (ST->isNullValue()) {
2447         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2448         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2449           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2450         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2451           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2452         else
2453           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2454         return &I;
2455       }
2456   }
2457
2458   return 0;
2459 }
2460
2461 /// This function implements the transforms common to both integer division
2462 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2463 /// division instructions.
2464 /// @brief Common integer divide transforms
2465 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2466   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2467
2468   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2469     return Common;
2470
2471   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2472     // div X, 1 == X
2473     if (RHS->equalsInt(1))
2474       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2475
2476     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2477     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2478       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2479         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2480           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2481                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2482         }
2483
2484     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2485       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2486         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2487           return R;
2488       if (isa<PHINode>(Op0))
2489         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2490           return NV;
2491     }
2492   }
2493
2494   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2495   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2496     if (LHS->equalsInt(0))
2497       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2498
2499   return 0;
2500 }
2501
2502 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2503   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2504
2505   // Handle the integer div common cases
2506   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2507     return Common;
2508
2509   // X udiv C^2 -> X >> C
2510   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2511   // if so, convert to a right shift.
2512   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2513     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2514       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2515                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2516   }
2517
2518   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2519   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2520     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2521         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2522       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2523       if (C1.isPowerOf2()) {
2524         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2525         const Type *NTy = N->getType();
2526         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2527           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2528           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2529         }
2530         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2531       }
2532     }
2533   }
2534   
2535   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2536   // where C1&C2 are powers of two.
2537   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2538     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2539       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2540         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2541         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2542           // Compute the shift amounts
2543           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2544           // Construct the "on true" case of the select
2545           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2546           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2547                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2548           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2549   
2550           // Construct the "on false" case of the select
2551           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2552           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2553                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2554           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2555
2556           // construct the select instruction and return it.
2557           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2558         }
2559       }
2560   return 0;
2561 }
2562
2563 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2564   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2565
2566   // Handle the integer div common cases
2567   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2568     return Common;
2569
2570   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2571     // sdiv X, -1 == -X
2572     if (RHS->isAllOnesValue())
2573       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2574
2575     // -X/C -> X/-C
2576     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2577       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2578   }
2579
2580   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2581   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2582   if (I.getType()->isInteger()) {
2583     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2584     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2585       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2586     }
2587   }      
2588   
2589   return 0;
2590 }
2591
2592 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2593   return commonDivTransforms(I);
2594 }
2595
2596 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2597 /// of some factor, return that factor.
2598 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2599   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2600     return CI;
2601   
2602   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2603   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2604   
2605   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2606   if (!I) return Result;
2607   
2608   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2609     // Handle multiplies by a constant, etc.
2610     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2611                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2612   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2613     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2614     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2615       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2616       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2617     }
2618   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2619     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2620       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2621       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2622       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2623         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2624                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2625     }
2626   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2627     // Only handle int->int casts.
2628     if (!CI->isIntegerCast())
2629       return Result;
2630     Value *Op = CI->getOperand(0);
2631     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2632   }    
2633   return Result;
2634 }
2635
2636 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2637 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2638 /// is used by the visitors to those instructions.
2639 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2640 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2641   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2642
2643   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2644   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2645     if (LHS->isNullValue())
2646       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2647
2648   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2649     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2650   if (isa<UndefValue>(Op1))
2651     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2652
2653   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2654   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2655     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2656     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2657     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2658     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2659     // simplified also.
2660     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2661       if (ST->isNullValue()) {
2662         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2663         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2664           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2665         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2666           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2667         else
2668           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2669         return &I;
2670       }
2671     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2672     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2673       if (ST->isNullValue()) {
2674         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2675         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2676           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2677         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2678           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2679         else
2680           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2681         return &I;
2682       }
2683   }
2684
2685   return 0;
2686 }
2687
2688 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2689 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2690 /// remainder instructions.
2691 /// @brief Common integer remainder transforms
2692 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2693   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2694
2695   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2696     return common;
2697
2698   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2699     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2700     if (RHS->equalsInt(0))
2701       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2702     
2703     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2704       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2705
2706     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2707       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2708         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2709           return R;
2710       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2711         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2712           return NV;
2713       }
2714       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2715       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2716         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2717     }
2718   }
2719
2720   return 0;
2721 }
2722
2723 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2724   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2725
2726   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2727     return common;
2728   
2729   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2730     // X urem C^2 -> X and C
2731     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2732     // if so, convert to a bitwise and.
2733     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2734       if (C->getValue().isPowerOf2())
2735         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2736   }
2737
2738   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2739     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2740     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2741         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2742       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2743         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2744         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2745                                                                    "tmp"), I);
2746         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2747       }
2748     }
2749   }
2750
2751   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2752   // where C1&C2 are powers of two.
2753   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2754     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2755       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2756         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2757         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2758             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2759           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2760             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2761           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2762             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2763           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2764         }
2765       }
2766   }
2767   
2768   return 0;
2769 }
2770
2771 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2772   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2773
2774   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2775     return common;
2776   
2777   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2778     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2779         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2780       // X % -Y -> X % Y
2781       AddUsesToWorkList(I);
2782       I.setOperand(1, RHSNeg);
2783       return &I;
2784     }
2785  
2786   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2787   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2788   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2789   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2790     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2791     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2792   }
2793
2794   return 0;
2795 }
2796
2797 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2798   return commonRemTransforms(I);
2799 }
2800
2801 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2802 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2803   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2804   if (isSigned) {
2805     // Calculate 0111111111..11111
2806     APInt Val(APInt::getSignedMaxValue(TypeBits));
2807     return C->getValue() == Val-1;
2808   }
2809   return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2810 }
2811
2812 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2813 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2814   if (isSigned) {
2815     // Calculate 1111111111000000000000
2816     uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2817     APInt Val(APInt::getSignedMinValue(TypeBits));
2818     return C->getValue() == Val+1;
2819   }
2820   return C->getValue() == 1; // unsigned
2821 }
2822
2823 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2824 // constant.
2825 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2826   return CI->getValue().isPowerOf2();
2827 }
2828
2829 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2830 // This is the same as lowones(~X).
2831 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2832   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2833 }
2834
2835 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2836 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2837 ///
2838 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2839 ///
2840 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2841 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2842 ///
2843 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2844 ///   0  A > B
2845 ///   1  A == B
2846 ///   2  A < B
2847 ///
2848 /// <=>  Value  Definition
2849 /// 000     0   Always false
2850 /// 001     1   A >  B
2851 /// 010     2   A == B
2852 /// 011     3   A >= B
2853 /// 100     4   A <  B
2854 /// 101     5   A != B
2855 /// 110     6   A <= B
2856 /// 111     7   Always true
2857 ///  
2858 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2859   switch (ICI->getPredicate()) {
2860     // False -> 0
2861   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2862   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2863   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2864   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2865   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2866   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2867   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2868   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2869   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2870   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2871     // True -> 7
2872   default:
2873     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2874     return 0;
2875   }
2876 }
2877
2878 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2879 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2880 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2881 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2882 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2883   switch (code) {
2884   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2885   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2886   case  1: 
2887     if (sign)
2888       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2889     else
2890       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2891   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2892   case  3: 
2893     if (sign)
2894       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2895     else
2896       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2897   case  4: 
2898     if (sign)
2899       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2900     else
2901       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2902   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2903   case  6: 
2904     if (sign)
2905       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2906     else
2907       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2908   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2909   }
2910 }
2911
2912 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2913   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2914     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2915      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2916     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2917      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2918 }
2919
2920 namespace { 
2921 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2922 struct FoldICmpLogical {
2923   InstCombiner &IC;
2924   Value *LHS, *RHS;
2925   ICmpInst::Predicate pred;
2926   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2927     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2928       pred(ICI->getPredicate()) {}
2929   bool shouldApply(Value *V) const {
2930     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2931       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2932         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2933                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2934     return false;
2935   }
2936   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2937     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2938     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2939       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2940       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2941     }
2942
2943     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2944     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2945     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2946     unsigned Code;
2947     switch (Log.getOpcode()) {
2948     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2949     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2950     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2951     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2952     }
2953
2954     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2955                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2956       
2957     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2958     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2959       return I;
2960     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2961     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2962   }
2963 };
2964 } // end anonymous namespace
2965
2966 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2967 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2968 // guaranteed to be a binary operator.
2969 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2970                                     ConstantInt *OpRHS,
2971                                     ConstantInt *AndRHS,
2972                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2973   Value *X = Op->getOperand(0);
2974   Constant *Together = 0;
2975   if (!Op->isShift())
2976     Together = And(AndRHS, OpRHS);
2977
2978   switch (Op->getOpcode()) {
2979   case Instruction::Xor:
2980     if (Op->hasOneUse()) {
2981       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2982       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2983       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2984       And->takeName(Op);
2985       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2986     }
2987     break;
2988   case Instruction::Or:
2989     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2990       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2991
2992     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2993       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2994       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
2995       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
2996       Or->takeName(Op);
2997       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
2998     }
2999     break;
3000   case Instruction::Add:
3001     if (Op->hasOneUse()) {
3002       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3003       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3004       // single bit constant.
3005       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3006
3007       // If there is only one bit set...
3008       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3009         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3010         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3011         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3012         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3013
3014         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3015         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3016           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3017           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3018           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3019           // no effect.
3020           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3021             TheAnd.setOperand(0, X);
3022             return &TheAnd;
3023           } else {
3024             // Pull the XOR out of the AND.
3025             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3026             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3027             NewAnd->takeName(Op);
3028             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3029           }
3030         }
3031       }
3032     }
3033     break;
3034
3035   case Instruction::Shl: {
3036     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3037     // the anded constant includes them, clear them now!
3038     //
3039     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3040     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3041     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3042     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3043
3044     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3045     // Masking out bits that the shift already masks
3046       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3047     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3048       TheAnd.setOperand(1, CI);
3049       return &TheAnd;
3050     }
3051     break;
3052   }
3053   case Instruction::LShr:
3054   {
3055     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3056     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3057     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3058     //
3059     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3060     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3061     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3062     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3063
3064     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3065     // Masking out bits that the shift already masks.
3066       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3067     } else if (CI != AndRHS) {
3068       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3069       return &TheAnd;
3070     }
3071     break;
3072   }
3073   case Instruction::AShr:
3074     // Signed shr.
3075     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3076     // with an and.
3077     if (Op->hasOneUse()) {
3078       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3079       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3080       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3081       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3082       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3083         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3084         // Make the argument unsigned.
3085         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3086         ShVal = InsertNewInstBefore(
3087             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3088                                    Op->getName()), TheAnd);
3089         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3090       }
3091     }
3092     break;
3093   }
3094   return 0;
3095 }
3096
3097
3098 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3099 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3100 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3101 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3102 /// insert new instructions.
3103 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3104                                            bool isSigned, bool Inside, 
3105                                            Instruction &IB) {
3106   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3107             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3108          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3109     
3110   if (Inside) {
3111     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3112       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3113
3114     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3115     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3116       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3117         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3118       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3119     }
3120
3121     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3122     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3123     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3124     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3125     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3126     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3127   }
3128
3129   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3130     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3131
3132   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3133   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3134   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3135     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3136         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3137     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3138   }
3139
3140   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3141   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3142   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3143   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3144   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3145   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3146   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3147 }
3148
3149 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3150 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3151 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3152 // not, since all 1s are not contiguous.
3153 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3154   const APInt& V = Val->getValue();
3155   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3156   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3157
3158   // look for the first zero bit after the run of ones
3159   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3160   // look for the first non-zero bit
3161   ME = V.getActiveBits(); 
3162   return true;
3163 }
3164
3165 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3166 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3167 /// the following xforms:
3168 /// 
3169 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3170 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3171 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3172 ///
3173 /// return (A +/- B).
3174 ///
3175 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3176                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3177                                         Instruction &I) {
3178   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3179   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3180       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3181
3182   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3183
3184   switch (LHSI->getOpcode()) {
3185   default: return 0;
3186   case Instruction::And:
3187     if (And(N, Mask) == Mask) {
3188       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3189       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3190            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3191           Mask->getValue().getBitWidth())
3192         break;
3193
3194       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3195       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3196       // is all N is, ignore it.
3197       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3198       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3199         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3200         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3201         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3202           break;
3203       }
3204     }
3205     return 0;
3206   case Instruction::Or:
3207   case Instruction::Xor:
3208     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3209     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3210          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3211         && And(N, Mask)->isZero())
3212       break;
3213     return 0;
3214   }
3215   
3216   Instruction *New;
3217   if (isSub)
3218     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3219   else
3220     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3221   return InsertNewInstBefore(New, I);
3222 }
3223
3224 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3225   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3226   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3227
3228   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3229     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3230
3231   // and X, X = X
3232   if (Op0 == Op1)
3233     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3234
3235   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3236   // purpose is to compute bits we don't care about.
3237   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3238     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3239     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3240     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3241                              KnownZero, KnownOne))
3242       return &I;
3243   } else {
3244     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3245       if (CP->isAllOnesValue())
3246         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3247     }
3248   }
3249   
3250   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3251     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3252     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3253
3254     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3255     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3256       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3257       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3258       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3259       switch (Op0I->getOpcode()) {
3260       case Instruction::Xor:
3261       case Instruction::Or:
3262         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3263         if (Op0I->hasOneUse()) {
3264           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3265             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3266             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3267                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3268             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3269             return BinaryOperator::create(
3270                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3271           }
3272           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3273               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3274             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3275             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3276                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3277             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3278             return BinaryOperator::create(
3279                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3280           }
3281         }
3282
3283         break;
3284       case Instruction::Add:
3285         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3286         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3287         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3288         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3289           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3290         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3291           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3292         break;
3293
3294       case Instruction::Sub:
3295         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3296         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3297         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3298         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3299           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3300         break;
3301       }
3302
3303       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3304         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3305           return Res;
3306     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3307       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3308       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3309       // frequently occurs for bitfield accesses.
3310       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3311         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3312             CastOp->getNumOperands() == 2)
3313           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3314             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3315               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3316               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3317               // This will fold the two constants together, which may allow 
3318               // other simplifications.
3319               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3320                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3321                 CastOp->getName()+".shrunk");
3322               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3323               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3324               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3325               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3326               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3327             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3328               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3329               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3330               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3331               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3332                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3333             }
3334       }
3335     }
3336
3337     // Try to fold constant and into select arguments.
3338     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3339       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3340         return R;
3341     if (isa<PHINode>(Op0))
3342       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3343         return NV;
3344   }
3345
3346   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3347   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3348
3349   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3350     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3351
3352   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3353   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3354     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3355                                                I.getName()+".demorgan");
3356     InsertNewInstBefore(Or, I);
3357     return BinaryOperator::createNot(Or);
3358   }
3359   
3360   {
3361     Value *A = 0, *B = 0;
3362     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3363       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3364         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3365     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3366       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3367         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3368     
3369     if (Op0->hasOneUse() &&
3370         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3371       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3372         I.swapOperands();     // Simplify below
3373         std::swap(Op0, Op1);
3374       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3375         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3376         I.swapOperands();     // Simplify below
3377         std::swap(Op0, Op1);
3378       }
3379     }
3380     if (Op1->hasOneUse() &&
3381         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3382       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3383         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3384         std::swap(A, B);
3385       }
3386       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3387         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3388         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3389         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3390       }
3391     }
3392   }
3393   
3394   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3395     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3396     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3397       return R;
3398
3399     Value *LHSVal, *RHSVal;
3400     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3401     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3402     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3403       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3404         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3405             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3406             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3407             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3408             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3409             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3410           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3411           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3412             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3413           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3414           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3415           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3416             std::swap(LHS, RHS);
3417             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3418             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3419           }
3420
3421           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3422           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3423           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3424           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3425           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3426           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3427           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3428
3429           switch (LHSCC) {
3430           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3431           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3432             switch (RHSCC) {
3433             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3434             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3435             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3436             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3437               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3438             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3439             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3440             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3441               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3442             }
3443           case ICmpInst::ICMP_NE:
3444             switch (RHSCC) {
3445             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3446             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3447               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3448                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3449               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3450             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3451               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3452                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3453               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3454             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3455             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3456             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3457               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3458             case ICmpInst::ICMP_NE:
3459               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3460                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3461                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3462                                                       LHSVal->getName()+".off");
3463                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3464                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3465                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3466               }
3467               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3468             }
3469             break;
3470           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3471             switch (RHSCC) {
3472             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3473             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3474             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3475               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3476             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3477               break;
3478             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3479             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3480               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3481             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3482               break;
3483             }
3484             break;
3485           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3486             switch (RHSCC) {
3487             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3488             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3489             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3490               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3491             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3492               break;
3493             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3494             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3495               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3496             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3497               break;
3498             }
3499             break;
3500           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3501             switch (RHSCC) {
3502             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3503             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3504               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3505             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3506               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3507             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3508               break;
3509             case ICmpInst::ICMP_NE:
3510               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3511                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3512               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3513             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3514               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3515                                      true, I);
3516             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3517               break;
3518             }
3519             break;
3520           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3521             switch (RHSCC) {
3522             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3523             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3524               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3525             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3526               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3527             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3528               break;
3529             case ICmpInst::ICMP_NE:
3530               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3531                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3532               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3533             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3534               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3535                                      true, I);
3536             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3537               break;
3538             }
3539             break;
3540           }
3541         }
3542   }
3543
3544   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3545   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3546     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3547       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3548         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3549         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3550             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3551             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3552                               I.getType(), TD) &&
3553             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3554                               I.getType(), TD)) {
3555           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3556                                                          Op1C->getOperand(0),
3557                                                          I.getName());
3558           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3559           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3560         }
3561       }
3562     
3563   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3564   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3565     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3566       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3567           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3568           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3569         Instruction *NewOp =
3570           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3571                                                         SI1->getOperand(0),
3572                                                         SI0->getName()), I);
3573         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3574                                       SI1->getOperand(1));
3575       }
3576   }
3577
3578   return Changed ? &I : 0;
3579 }
3580
3581 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3582 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3583 /// yet, fill it in and return false.
3584 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3585   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3586   if (I == 0) return true;
3587
3588   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3589   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3590     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3591            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3592   
3593   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3594   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3595   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3596   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3597     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3598     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3599         8*(ByteValues.size()-1))
3600       return true;
3601     
3602     unsigned DestNo;
3603     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3604       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3605       DestNo = ByteValues.size()-1;
3606     } else {
3607       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3608       DestNo = 0;
3609     }
3610     
3611     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3612     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3613     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3614       return true;
3615     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3616     return false;
3617   }
3618   
3619   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3620   // don't have this.
3621   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3622   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3623   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3624       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3625     return true;
3626   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3627
3628   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3629   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3630       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3631     return true;
3632   
3633   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3634   unsigned DestByte;
3635   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3636     return true;
3637   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3638   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3639     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3640       break;
3641   // Unknown mask for bswap.
3642   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3643   
3644   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3645   unsigned SrcByte;
3646   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3647     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3648   else
3649     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3650   
3651   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3652   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3653     return true;
3654   
3655   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3656   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3657   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3658     return true;
3659   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3660   return false;
3661 }
3662
3663 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3664 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3665 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3666   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3667   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3668     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3669   
3670   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3671   /// defines each byte.
3672   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3673   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3674     
3675   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3676   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3677       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3678     return 0;
3679   
3680   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3681   Value *V = ByteValues[0];
3682   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3683   
3684   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3685   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3686     if (ByteValues[i] != V)
3687       return 0;
3688   const Type *Tys[] = { ITy, ITy };
3689   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3690   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 2);
3691   return new CallInst(F, V);
3692 }
3693
3694
3695 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3696   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3697   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3698
3699   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3700     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3701
3702   // or X, X = X
3703   if (Op0 == Op1)
3704     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3705
3706   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3707   // purpose is to compute bits we don't care about.
3708   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3709     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3710     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3711     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3712                              KnownZero, KnownOne))
3713       return &I;
3714   }
3715   
3716   // or X, -1 == -1
3717   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3718     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3719     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3720     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3721       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3722       InsertNewInstBefore(Or, I);
3723       Or->takeName(Op0);
3724       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3725                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3726     }
3727
3728     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3729     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3730       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3731       InsertNewInstBefore(Or, I);
3732       Or->takeName(Op0);
3733       return BinaryOperator::createXor(Or,
3734                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3735     }
3736
3737     // Try to fold constant and into select arguments.
3738     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3739       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3740         return R;
3741     if (isa<PHINode>(Op0))
3742       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3743         return NV;
3744   }
3745
3746   Value *A = 0, *B = 0;
3747   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3748
3749   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3750     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3751       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3752   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3753     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3754       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3755
3756   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3757   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3758   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3759       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3760       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3761        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3762     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3763       return BSwap;
3764   }
3765   
3766   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3767   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3768       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3769     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3770     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3771     NOr->takeName(Op0);
3772     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3773   }
3774
3775   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3776   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3777       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3778     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3779     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3780     NOr->takeName(Op0);
3781     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3782   }
3783
3784   // (A & C)|(B & D)
3785   Value *C, *D;
3786   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3787       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3788     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3789     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3790     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3791     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3792       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3793       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3794       // replace with V+N.
3795       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3796         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3797             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3798           // Add commutes, try both ways.
3799           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3800             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3801           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3802             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3803         }
3804         // Or commutes, try both ways.
3805         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3806             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3807           // Add commutes, try both ways.
3808           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3809             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3810           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3811             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3812         }
3813       }
3814       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3815     }
3816     
3817     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3818     // terms for V1 & (V2|V3).
3819     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3820       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3821         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3822       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3823         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3824       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3825         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3826       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3827         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3828       
3829       if (V1) {
3830         Value *Or =
3831           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3832         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3833       }
3834       
3835       // (V1 & V3)|(V2 & ~V3) -> ((V1 ^ V2) & V3) ^ V2
3836       if (isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3837         // Try all combination of terms to find V3 and ~V3.
3838         if (A->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Value(V3)))) {
3839           if (V3 == B)
3840             V1 = D, V2 = C;
3841           else if (V3 == D)
3842             V1 = B, V2 = C;
3843         }
3844         if (B->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Value(V3)))) {
3845           if (V3 == A)
3846             V1 = C, V2 = D;
3847           else if (V3 == C)
3848             V1 = A, V2 = D;
3849         }
3850         if (C->hasOneUse() && match(C, m_Not(m_Value(V3)))) {
3851           if (V3 == B)
3852             V1 = D, V2 = A;
3853           else if (V3 == D)
3854             V1 = B, V2 = A;
3855         }
3856         if (D->hasOneUse() && match(D, m_Not(m_Value(V3)))) {
3857           if (V3 == A)
3858             V1 = C, V2 = B;
3859           else if (V3 == C)
3860             V1 = A, V2 = B;
3861         }
3862         if (V1) {
3863           A = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(V1, V2, "tmp"), I);
3864           A = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, V3, "tmp"), I);
3865           return BinaryOperator::createXor(A, V2);
3866         }
3867       }
3868     }
3869   }
3870   
3871   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3872   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3873     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3874       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3875           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3876           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3877         Instruction *NewOp =
3878         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3879                                                      SI1->getOperand(0),
3880                                                      SI0->getName()), I);
3881         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3882                                       SI1->getOperand(1));
3883       }
3884   }
3885
3886   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3887     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3888       return ReplaceInstUsesWith(I,
3889                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3890   } else {
3891     A = 0;
3892   }
3893   // Note, A is still live here!
3894   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3895     if (Op0 == B)
3896       return ReplaceInstUsesWith(I,
3897                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3898
3899     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3900     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3901       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3902                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3903       return BinaryOperator::createNot(And);
3904     }
3905   }
3906
3907   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3908   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3909     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3910       return R;
3911
3912     Value *LHSVal, *RHSVal;
3913     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3914     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3915     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3916       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3917         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3918             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3919             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3920             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3921             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3922             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3923           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3924           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3925             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3926           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3927           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3928           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3929             std::swap(LHS, RHS);
3930             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3931             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3932           }
3933
3934           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3935           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3936           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3937           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3938           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3939           // equal.
3940           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3941
3942           switch (LHSCC) {
3943           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3944           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3945             switch (RHSCC) {
3946             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3947             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3948               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3949                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3950                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3951                                                       LHSVal->getName()+".off");
3952                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3953                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3954                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3955               }
3956               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3957             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3958             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3959               break;
3960             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3961             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3962             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3963               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3964             }
3965             break;
3966           case ICmpInst::ICMP_NE:
3967             switch (RHSCC) {
3968             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3969             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3970             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3971             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3972               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3973             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3974             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3975             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3976               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3977             }
3978             break;
3979           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3980             switch (RHSCC) {
3981             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3982             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3983               break;
3984             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
3985               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
3986                                      false, I);
3987             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
3988               break;
3989             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
3990             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
3991               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3992             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
3993               break;
3994             }
3995             break;
3996           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3997             switch (RHSCC) {
3998             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3999             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4000               break;
4001             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4002               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4003                                      false, I);
4004             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4005               break;
4006             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4007             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4008               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4009             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4010               break;
4011             }
4012             break;
4013           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4014             switch (RHSCC) {
4015             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4016             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4017             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4018               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4019             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4020               break;
4021             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4022             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4023               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4024             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4025               break;
4026             }
4027             break;
4028           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4029             switch (RHSCC) {
4030             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4031             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4032             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4033               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4034             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4035               break;
4036             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4037             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4038               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4039             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4040               break;
4041             }
4042             break;
4043           }
4044         }
4045   }
4046     
4047   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4048   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4049     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4050       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4051         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4052         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4053             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4054             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4055                               I.getType(), TD) &&
4056             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4057                               I.getType(), TD)) {
4058           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4059                                                         Op1C->getOperand(0),
4060                                                         I.getName());
4061           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4062           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4063         }
4064       }
4065       
4066
4067   return Changed ? &I : 0;
4068 }
4069
4070 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4071 struct XorSelf {
4072   Value *RHS;
4073   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4074   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4075   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4076     return &Xor;
4077   }
4078 };
4079
4080
4081 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4082   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4083   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4084
4085   if (isa<UndefValue>(Op1))
4086     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4087
4088   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4089   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4090     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
4091     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4092   }
4093   
4094   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4095   // purpose is to compute bits we don't care about.
4096   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4097     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4098     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4099     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4100                              KnownZero, KnownOne))
4101       return &I;
4102   }
4103
4104   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4105     // xor (icmp A, B), true = not (icmp A, B) = !icmp A, B
4106     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4107       if (RHS == ConstantInt::getTrue() && ICI->hasOneUse())
4108         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4109                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4110
4111     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4112       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4113       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4114         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4115           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4116           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4117                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4118           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4119         }
4120
4121       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
4122       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
4123         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4124         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4125           Instruction *NotY =
4126             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4127                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4128           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4129           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4130         }
4131       }
4132           
4133       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4134         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4135           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4136           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4137             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4138             return BinaryOperator::createSub(
4139                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4140                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4141                                           Op0I->getOperand(0));
4142           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4143             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4144             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4145             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4146
4147           }
4148         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4149           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4150           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4151             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4152             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4153             // NewRHS.
4154             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4155             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4156                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4157             AddToWorkList(Op0I);
4158             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4159             I.setOperand(1, NewRHS);
4160             return &I;
4161           }
4162         }
4163     }
4164
4165     // Try to fold constant and into select arguments.
4166     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4167       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4168         return R;
4169     if (isa<PHINode>(Op0))
4170       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4171         return NV;
4172   }
4173
4174   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4175     if (X == Op1)
4176       return ReplaceInstUsesWith(I,
4177                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4178
4179   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4180     if (X == Op0)
4181       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4182
4183   
4184   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4185   if (Op1I) {
4186     Value *A, *B;
4187     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4188       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4189         Op1I->swapOperands();
4190         I.swapOperands();
4191         std::swap(Op0, Op1);
4192       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4193         I.swapOperands();     // Simplified below.
4194         std::swap(Op0, Op1);
4195       }
4196     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4197       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4198         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4199       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4200         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4201     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4202       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4203         Op1I->swapOperands();
4204         std::swap(A, B);
4205       }
4206       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4207         I.swapOperands();     // Simplified below.
4208         std::swap(Op0, Op1);
4209       }
4210     }
4211   }
4212   
4213   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4214   if (Op0I) {
4215     Value *A, *B;
4216     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4217       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4218         std::swap(A, B);
4219       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4220         Instruction *NotB =
4221           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4222         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4223       }
4224     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4225       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4226         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4227       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4228         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4229     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4230       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4231         std::swap(A, B);
4232       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4233           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4234         Instruction *N =
4235           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4236         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4237       }
4238     }
4239   }
4240   
4241   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4242   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4243       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4244       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4245       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4246     Instruction *NewOp =
4247       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4248                                                     Op1I->getOperand(0),
4249                                                     Op0I->getName()), I);
4250     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4251                                   Op1I->getOperand(1));
4252   }
4253     
4254   if (Op0I && Op1I) {
4255     Value *A, *B, *C, *D;
4256     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4257     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4258         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4259       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4260         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4261     }
4262     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4263     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4264         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4265       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4266         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4267     }
4268     
4269     // (A & B)^(C & D)
4270     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4271         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4272         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4273       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4274       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4275       if (A == C)
4276         X = A, Y = B, Z = D;
4277       else if (A == D)
4278         X = A, Y = B, Z = C;
4279       else if (B == C)
4280         X = B, Y = A, Z = D;
4281       else if (B == D)
4282         X = B, Y = A, Z = C;
4283       
4284       if (X) {
4285         Instruction *NewOp =
4286         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4287         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4288       }
4289     }
4290   }
4291     
4292   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4293   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4294     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4295       return R;
4296
4297   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4298   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4299     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4300       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4301         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4302         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4303             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4304             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4305                               I.getType(), TD) &&
4306             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4307                               I.getType(), TD)) {
4308           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4309                                                          Op1C->getOperand(0),
4310                                                          I.getName());
4311           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4312           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4313         }
4314       }
4315
4316   return Changed ? &I : 0;
4317 }
4318
4319 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4320 /// overflowed for this type.
4321 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4322                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4323   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4324
4325   if (IsSigned)
4326     if (In2->getValue().isNegative())
4327       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4328     else
4329       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4330   else
4331     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4332 }
4333
4334 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4335 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4336 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4337 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4338   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4339   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4340   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4341   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4342
4343   // Build a mask for high order bits.
4344   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4345   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4346
4347   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4348     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4349     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4350     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4351       if (OpC->isZero()) continue;
4352       
4353       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4354       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4355         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4356         
4357         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4358           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4359         else
4360           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4361                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4362                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4363                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4364         continue;
4365       }
4366       
4367       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4368       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4369       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4370       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4371         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4372       else {
4373         // Emit an add instruction.
4374         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4375            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4376                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4377       }
4378       continue;
4379     }
4380     // Convert to correct type.
4381     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4382       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4383         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4384       else
4385         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4386                                                  Op->getName()+".c"), I);
4387     }
4388     if (Size != 1) {
4389       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4390       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4391         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4392       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4393         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4394                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4395     }
4396
4397     // Emit an add instruction.
4398     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4399       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4400                                     cast<Constant>(Result));
4401     else
4402       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4403                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4404   }
4405   return Result;
4406 }
4407
4408 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4409 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4410 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4411                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4412                                        Instruction &I) {
4413   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4414
4415   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4416     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4417       RHS = CI->getOperand(0);
4418
4419   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4420   if (PtrBase == RHS) {
4421     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4422     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4423     // each index is zero or not.
4424     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4425       Instruction *InVal = 0;
4426       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4427       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4428         bool EmitIt = true;
4429         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4430           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4431             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4432           if (C->isNullValue())
4433             EmitIt = false;
4434           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4435             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4436           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4437             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4438                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4439                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4440         }
4441
4442         if (EmitIt) {
4443           Instruction *Comp =
4444             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4445                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4446           if (InVal == 0)
4447             InVal = Comp;
4448           else {
4449             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4450             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4451             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4452               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4453             else                              // True if all are equal
4454               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4455           }
4456         }
4457       }
4458
4459       if (InVal)
4460         return InVal;
4461       else
4462         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4463         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4464                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4465     }
4466
4467     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4468     // the result to fold to a constant!
4469     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4470       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4471       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4472       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4473                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4474     }
4475   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4476     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4477     // compare the base pointer.
4478     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4479       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4480       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4481                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4482       if (IndicesTheSame)
4483         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4484           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4485             IndicesTheSame = false;
4486             break;
4487           }
4488
4489       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4490       if (IndicesTheSame)
4491         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4492                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4493
4494       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4495       // different, bail out.
4496       return 0;
4497     }
4498
4499     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4500     bool AllZeros = true;
4501     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4502       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4503           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4504         AllZeros = false;
4505         break;
4506       }
4507     if (AllZeros)
4508       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4509                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4510
4511     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4512     AllZeros = true;
4513     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4514       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4515           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4516         AllZeros = false;
4517         break;
4518       }
4519     if (AllZeros)
4520       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4521
4522     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4523       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4524       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4525       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4526       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4527         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4528           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4529                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4530             // Irreconcilable differences.
4531             NumDifferences = 2;
4532             break;
4533           } else {
4534             if (NumDifferences++) break;
4535             DiffOperand = i;
4536           }
4537         }
4538
4539       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4540         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4541                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4542                                                     Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4543       else if (NumDifferences == 1) {
4544         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4545         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4546         // Make sure we do a signed comparison here.
4547         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4548       }
4549     }
4550
4551     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4552     // the result to fold to a constant!
4553     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4554         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4555       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4556       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4557       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4558       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4559     }
4560   }
4561   return 0;
4562 }
4563
4564 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4565   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4566   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4567
4568   // Fold trivial predicates.
4569   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4570     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4571   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4572     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4573   
4574   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4575   if (Op0 == Op1) {
4576     switch (I.getPredicate()) {
4577     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4578     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4579     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4580     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4581       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4582     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4583     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4584     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4585       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4586       
4587     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4588     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4589     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4590     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4591       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4592       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4593       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4594       return &I;
4595       
4596     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4597     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4598     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4599     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4600       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4601       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4602       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4603       return &I;
4604     }
4605   }
4606     
4607   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4608     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4609
4610   // Handle fcmp with constant RHS
4611   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4612     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4613       switch (LHSI->getOpcode()) {
4614       case Instruction::PHI:
4615         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4616           return NV;
4617         break;
4618       case Instruction::Select:
4619         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4620         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4621         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4622         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4623         if (LHSI->hasOneUse()) {
4624           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4625             // Fold the known value into the constant operand.
4626             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4627             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4628             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4629                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4630                                                       I.getName()), I);
4631           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4632             // Fold the known value into the constant operand.
4633             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4634             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4635             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4636                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4637                                                       I.getName()), I);
4638           }
4639         }
4640
4641         if (Op1)
4642           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4643         break;
4644       }
4645   }
4646
4647   return Changed ? &I : 0;
4648 }
4649
4650 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4651   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4652   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4653   const Type *Ty = Op0->getType();
4654
4655   // icmp X, X
4656   if (Op0 == Op1)
4657     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4658                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4659
4660   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4661     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4662
4663   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
4664   // external weak linkage type.
4665   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
4666     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
4667       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
4668         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4669                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
4670
4671   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4672   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4673   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4674        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4675       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4676        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4677     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4678                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4679
4680   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4681   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4682     switch (I.getPredicate()) {
4683     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4684     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4685       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4686       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4687       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4688     }
4689     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4690       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4691
4692     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4693     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4694       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4695       // FALL THROUGH
4696     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4697     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4698       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4699       InsertNewInstBefore(Not, I);
4700       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4701     }
4702     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4703     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4704       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4705       // FALL THROUGH
4706     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4707     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4708       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4709       InsertNewInstBefore(Not, I);
4710       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4711     }
4712     }
4713   }
4714
4715   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4716   // can be folded into the comparison.
4717   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4718     switch (I.getPredicate()) {
4719     default: break;
4720     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4721       if (CI->isMinValue(false))
4722         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4723       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4724         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4725       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4726         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4727       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4728       if (CI->isMinValue(true))
4729         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4730                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4731           
4732       break;
4733
4734     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4735       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4736         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4737       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4738         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4739       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4740         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4741       break;
4742
4743     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4744       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4745         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4746       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4747         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4748       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4749         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4750         
4751       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4752       if (CI->isMaxValue(true))
4753         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4754                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4755       break;
4756
4757     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4758       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4759         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4760       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4761         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4762       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4763         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4764       break;
4765
4766     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4767       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4768         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4769       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4770         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4771       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4772         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4773       break;
4774
4775     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4776       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4777         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4778       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4779         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4780       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4781         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4782       break;
4783
4784     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4785       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4786         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4787       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4788         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4789       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4790         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4791       break;
4792
4793     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4794       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4795         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4796       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4797         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4798       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4799         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4800       break;
4801     }
4802
4803     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4804     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4805     // already been handled above, this requires little checking.
4806     //
4807     switch (I.getPredicate()) {
4808       default: break;
4809       case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4810         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4811       case ICmpInst::ICMP_SLE:
4812         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4813       case ICmpInst::ICMP_UGE:
4814         return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4815       case ICmpInst::ICMP_SGE:
4816         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4817     }
4818     
4819     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4820     // in the input.
4821     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4822     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4823     if (SimplifyDemandedBits(Op0, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4824                              KnownZero, KnownOne, 0))
4825       return &I;
4826         
4827     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4828     // in.
4829     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4830       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4831       // EQ and NE we use unsigned values.
4832       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4833       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4834       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4835         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4836                                                Max);
4837       } else {
4838         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4839                                                  Max);
4840       }
4841       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4842       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4843       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4844         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4845           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4846         break;
4847       case ICmpInst::ICMP_NE:
4848         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4849           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4850         break;
4851       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4852         if (Max.ult(RHSVal))
4853           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4854         if (Min.uge(RHSVal))
4855           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4856         break;
4857       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4858         if (Min.ugt(RHSVal))
4859           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4860         if (Max.ule(RHSVal))
4861           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4862         break;
4863       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4864         if (Max.slt(RHSVal))
4865           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4866         if (Min.sgt(RHSVal))
4867           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4868         break;
4869       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4870         if (Min.sgt(RHSVal))
4871           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4872         if (Max.sle(RHSVal))
4873           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4874         break;
4875       }
4876     }
4877           
4878     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4879     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4880     // instruction can be folded into the icmp 
4881     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4882       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4883         return Res;
4884   }
4885
4886   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4887   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4888     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4889       switch (LHSI->getOpcode()) {
4890       case Instruction::GetElementPtr:
4891         if (RHSC->isNullValue()) {
4892           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4893           bool isAllZeros = true;
4894           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4895             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4896                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4897               isAllZeros = false;
4898               break;
4899             }
4900           if (isAllZeros)
4901             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4902                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4903         }
4904         break;
4905
4906       case Instruction::PHI:
4907         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4908           return NV;
4909         break;
4910       case Instruction::Select: {
4911         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4912         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4913         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4914         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4915         if (LHSI->hasOneUse()) {
4916           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4917             // Fold the known value into the constant operand.
4918             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4919             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4920             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4921                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4922                                                    I.getName()), I);
4923           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4924             // Fold the known value into the constant operand.
4925             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4926             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4927             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4928                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4929                                                    I.getName()), I);
4930           }
4931         }
4932
4933         if (Op1)
4934           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4935         break;
4936       }
4937       case Instruction::Malloc:
4938         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4939         // can assume it is successful and remove the malloc.
4940         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4941           AddToWorkList(LHSI);
4942           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4943                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4944         }
4945         break;
4946       }
4947   }
4948
4949   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4950   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4951     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4952       return NI;
4953   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4954     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
4955                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
4956       return NI;
4957
4958   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
4959   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
4960   // now.
4961   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
4962     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
4963         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
4964       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
4965       // operand, where it can often be eliminated completely.
4966       Op0 = CI->getOperand(0);
4967
4968       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
4969       // so eliminate it as well.
4970       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
4971         Op1 = CI2->getOperand(0);
4972
4973       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
4974       if (Op0->getType() != Op1->getType())
4975         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4976           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
4977         } else {
4978           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
4979           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
4980         }
4981       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
4982     }
4983   }
4984   
4985   if (isa<CastInst>(Op0)) {
4986     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
4987     // This comes up when you have code like
4988     //   int X = A < B;
4989     //   if (X) ...
4990     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
4991     // with a constant or another cast from the same type.
4992     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
4993       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
4994         return R;
4995   }
4996   
4997   if (I.isEquality()) {
4998     Value *A, *B, *C, *D;
4999     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5000       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5001         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5002         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5003                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5004       }
5005
5006       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5007         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5008         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5009           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5010             if (Op1->hasOneUse()) {
5011               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5012               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5013               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5014                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5015             }
5016         
5017         // A^B == A^D -> B == D
5018         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5019         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5020         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5021         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5022       }
5023     }
5024     
5025     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5026         (A == Op0 || B == Op0)) {
5027       // A == (A^B)  ->  B == 0
5028       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5029       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5030                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5031     }
5032     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5033       // (A-B) == A  ->  B == 0
5034       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5035                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5036     }
5037     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5038       // A == (A-B)  ->  B == 0
5039       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5040                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5041     }
5042     
5043     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5044     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5045         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5046         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5047       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5048       
5049       if (A == C) {
5050         X = B; Y = D; Z = A;
5051       } else if (A == D) {
5052         X = B; Y = C; Z = A;
5053       } else if (B == C) {
5054         X = A; Y = D; Z = B;
5055       } else if (B == D) {
5056         X = A; Y = C; Z = B;
5057       }
5058       
5059       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5060         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5061         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5062         I.setOperand(0, Op1);
5063         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5064         return &I;
5065       }
5066     }
5067   }
5068   return Changed ? &I : 0;
5069 }
5070
5071 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5072 ///
5073 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5074                                                           Instruction *LHSI,
5075                                                           ConstantInt *RHS) {
5076   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5077   
5078   switch (LHSI->getOpcode()) {
5079   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5080     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5081       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5082       // fold the xor.
5083       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5084           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5085         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5086         
5087         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5088         // the operation, just stop using the Xor.
5089         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5090           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5091           AddToWorkList(LHSI);
5092           return &ICI;
5093         }
5094         
5095         // Was the old condition true if the operand is positive?
5096         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5097         
5098         // If so, the new one isn't.
5099         isTrueIfPositive ^= true;
5100         
5101         if (isTrueIfPositive)
5102           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5103         else
5104           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5105       }
5106     }
5107     break;
5108   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5109     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5110         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5111       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5112       
5113       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5114       // and/compare to be the input width without changing the value
5115       // produced, eliminating a cast.
5116       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5117         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5118         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5119         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5120         // bit would not work.
5121         if (Cast->hasOneUse() &&
5122             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5123              RHSV.isPositive())) {
5124           uint32_t BitWidth = 
5125             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5126           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5127           NewCST.zext(BitWidth);
5128           APInt NewCI = RHSV;
5129           NewCI.zext(BitWidth);
5130           Instruction *NewAnd = 
5131             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5132                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5133           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5134           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5135                               ConstantInt::get(NewCI));
5136         }
5137       }
5138       
5139       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5140       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5141       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5142       // access.
5143       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5144       if (Shift && !Shift->isShift())
5145         Shift = 0;
5146       
5147       ConstantInt *ShAmt;
5148       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5149       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5150       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5151       
5152       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5153       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5154       // rights, as they sign-extend.
5155       if (ShAmt) {
5156         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5157         if (!CanFold) {
5158           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5159           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5160           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5161           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5162           
5163           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5164           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5165                AndCST->getValue()) == 0)
5166             CanFold = true;
5167         }
5168         
5169         if (CanFold) {
5170           Constant *NewCst;
5171           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5172             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5173           else
5174             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5175           
5176           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5177           // compared.
5178           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5179             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5180             // As a special case, check to see if this means that the
5181             // result is always true or false now.
5182             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5183               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5184             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5185               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5186           } else {
5187             ICI.setOperand(1, NewCst);
5188             Constant *NewAndCST;
5189             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5190               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5191             else
5192               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5193             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5194             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5195             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5196             AddUsesToWorkList(ICI);
5197             return &ICI;
5198           }
5199         }
5200       }
5201       
5202       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5203       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5204       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5205       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5206           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5207           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5208         // Compute C << Y.
5209         Value *NS;
5210         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5211           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5212                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5213         } else {
5214           // Insert a logical shift.
5215           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5216                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5217         }
5218         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5219         
5220         // Compute X & (C << Y).
5221         Instruction *NewAnd = 
5222           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5223         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5224         
5225         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5226         return &ICI;
5227       }
5228     }
5229     break;
5230     
5231   case Instruction::Shl:         // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5232     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5233       if (ICI.isEquality()) {
5234         uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5235         
5236         // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5237         // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5238         // simplified.
5239         if (ShAmt->uge(TypeBits))
5240           break;
5241         
5242         // If we are comparing against bits always shifted out, the
5243         // comparison cannot succeed.
5244         Constant *Comp =
5245           ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5246         if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5247           bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5248           Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5249           return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5250         }
5251         
5252         if (LHSI->hasOneUse()) {
5253           // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5254           uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5255           Constant *Mask =
5256             ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5257           
5258           Instruction *AndI =
5259             BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5260                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
5261           Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5262           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5263                               ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5264         }
5265       }
5266     }
5267     break;
5268     
5269   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5270   case Instruction::AShr:
5271     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5272       if (ICI.isEquality()) {
5273         // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5274         // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5275         // simplified.
5276         uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5277         if (ShAmt->uge(TypeBits))
5278           break;
5279         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5280         
5281         // If we are comparing against bits always shifted out, the
5282         // comparison cannot succeed.
5283         APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5284         if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5285           Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5286         else
5287           Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5288         
5289         if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5290           bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5291           Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5292           return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5293         }
5294         
5295         if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5296           // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5297           APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5298           Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5299           
5300           Instruction *AndI =
5301             BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5302                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
5303           Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5304           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5305                               ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5306         }
5307       }
5308     }
5309     break;
5310     
5311   case Instruction::SDiv:
5312   case Instruction::UDiv:
5313     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5314     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5315     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5316     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5317     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5318     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5319     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5320       // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5321       // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5322       // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5323       // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5324       // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5325       // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5326       // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5327       // if it finds it. 
5328       bool DivIsSigned = LHSI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5329       if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5330         break;
5331       if (DivRHS->isZero())
5332         break; // Don't hack on div by zero
5333       
5334       // Initialize the variables that will indicate the nature of the
5335       // range check.
5336       bool LoOverflow = false, HiOverflow = false;
5337       ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5338       
5339       // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5340       // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5341       // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5342       // instead of computing a divide. 
5343       ConstantInt *Prod = Multiply(RHS, DivRHS);
5344       
5345       // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5346       // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5347       // as in the LHS instruction that we're folding. 
5348       bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5349                      ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != RHS;
5350       
5351       // Get the ICmp opcode
5352       ICmpInst::Predicate predicate = ICI.getPredicate();
5353       
5354       if (!DivIsSigned) {  // udiv
5355         LoBound = Prod;
5356         LoOverflow = ProdOV;
5357         HiOverflow = ProdOV || 
5358           AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5359       } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5360         if (RHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5361                                // Can't overflow.
5362           LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5363           HiBound = DivRHS;
5364         } else if (RHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5365           LoBound = Prod;
5366           LoOverflow = ProdOV;
5367           HiOverflow = ProdOV || 
5368             AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5369         } else {                       // (X / pos) op neg
5370           Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5371           LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5372                                        cast<ConstantInt>(DivRHSH), true);
5373           HiBound = AddOne(Prod);
5374           HiOverflow = ProdOV;
5375         }
5376       } else {                         // Divisor is < 0.
5377         if (RHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5378           LoBound = AddOne(DivRHS);
5379           HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5380           if (HiBound == DivRHS)
5381             LoBound = 0;               // - INTMIN = INTMIN
5382         } else if (RHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5383           HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5384           if (!LoOverflow)
5385             LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS),
5386                                          true);
5387           HiBound = AddOne(Prod);
5388         } else {                       // (X / neg) op neg
5389           LoBound = Prod;
5390           LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
5391           HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5392         }
5393         
5394         // Dividing by a negate swaps the condition.
5395         predicate = ICmpInst::getSwappedPredicate(predicate);
5396       }
5397       
5398       if (LoBound) {
5399         Value *X = LHSI->getOperand(0);
5400         switch (predicate) {
5401           default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5402           case ICmpInst::ICMP_EQ:
5403             if (LoOverflow && HiOverflow)
5404               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5405             else if (HiOverflow)
5406               return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SGE : 
5407                                   ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5408             else if (LoOverflow)
5409               return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5410                                   ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5411             else
5412               return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
5413                                      true, ICI);
5414           case ICmpInst::ICMP_NE:
5415             if (LoOverflow && HiOverflow)
5416               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5417             else if (HiOverflow)
5418               return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SLT : 
5419                                   ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5420             else if (LoOverflow)
5421               return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5422                                   ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5423             else
5424               return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
5425                                      false, ICI);
5426           case ICmpInst::ICMP_ULT:
5427           case ICmpInst::ICMP_SLT:
5428             if (LoOverflow)
5429               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5430             return new ICmpInst(predicate, X, LoBound);
5431           case ICmpInst::ICMP_UGT:
5432           case ICmpInst::ICMP_SGT:
5433             if (HiOverflow)
5434               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5435             if (predicate == ICmpInst::ICMP_UGT)
5436               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5437             else
5438               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5439         }
5440       }
5441     }
5442     break;
5443   }
5444   
5445   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5446   if (ICI.isEquality()) {
5447     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5448     
5449     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5450     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5451     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5452       switch (BO->getOpcode()) {
5453       case Instruction::SRem:
5454         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5455         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5456           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5457           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5458             Instruction *NewRem =
5459               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5460                                          BO->getName());
5461             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5462             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5463                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5464           }
5465         }
5466         break;
5467       case Instruction::Add:
5468         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5469         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5470           if (BO->hasOneUse())
5471             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5472                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5473         } else if (RHSV == 0) {
5474           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5475           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5476           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5477           
5478           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5479             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5480           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5481             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5482           else if (BO->hasOneUse()) {
5483             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5484             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5485             Neg->takeName(BO);
5486             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5487           }
5488         }
5489         break;
5490       case Instruction::Xor:
5491         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5492         // the explicit xor.
5493         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5494           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5495                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5496         
5497         // FALLTHROUGH
5498       case Instruction::Sub:
5499         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5500         if (RHSV == 0)
5501           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5502                               BO->getOperand(1));
5503         break;
5504         
5505       case Instruction::Or:
5506         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5507         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5508         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5509           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5510           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5511             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5512                                                              isICMP_NE));
5513         }
5514         break;
5515         
5516       case Instruction::And:
5517         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5518           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5519           // comparison can never succeed!
5520           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5521             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5522                                                              isICMP_NE));
5523           
5524           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5525           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5526             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5527                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5528                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5529           
5530           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5531           if (isSignBit(BOC)) {
5532             Value *X = BO->getOperand(0);
5533             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5534             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5535               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5536             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5537           }
5538           
5539           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5540           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5541             Value *X = BO->getOperand(0);
5542             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5543             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5544               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5545             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5546           }
5547         }
5548       default: break;
5549       }
5550     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5551       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5552       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5553         AddToWorkList(II);
5554         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5555         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5556         return &ICI;
5557       }
5558     }
5559   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5560             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5561             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5562     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5563       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5564       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5565       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5566       if (SrcTy->isInteger() && 
5567           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5568         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5569         // smaller constant values.
5570         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5571           // X u< 128 => X s> -1
5572           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5573                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5574         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5575                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5576           // X u> 127 => X s< 0
5577           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5578                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5579         }
5580       }
5581     }
5582   }
5583   return 0;
5584 }
5585
5586 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5587 /// We only handle extending casts so far.
5588 ///
5589 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5590   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5591   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5592   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5593   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5594   Value *RHSCIOp;
5595
5596   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5597   // integer type is the same size as the pointer type.
5598   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5599       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5600          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5601     Value *RHSOp = 0;
5602     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5603       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5604     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5605       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5606       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5607       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5608         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5609                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5610     }
5611
5612     if (RHSOp)
5613       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5614   }
5615   
5616   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5617   // Enforce this.
5618   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5619       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5620     return 0;
5621
5622   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5623   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5624
5625   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5626     // Not an extension from the same type?
5627     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5628     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5629       return 0;
5630     
5631     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5632     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5633     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5634       return 0;
5635
5636     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5637     // then we can't handle this.
5638     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5639       return 0;
5640     
5641     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5642     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5643   }
5644
5645   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5646   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5647   if (!CI)
5648     return 0;
5649
5650   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5651   // reextended to DestTy.
5652   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5653   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5654
5655   // If the re-extended constant didn't change...
5656   if (Res2 == CI) {
5657     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5658     // For example, we might have:
5659     //    %A = sext short %X to uint
5660     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5661     // It is incorrect to transform this into 
5662     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5663     // because %A may have negative value. 
5664     //
5665     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5666     // OR operation is EQ/NE.
5667     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5668       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5669     else
5670       return 0;
5671   }
5672
5673   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5674   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5675
5676   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5677   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5678   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5679     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5680   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5681     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5682
5683   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5684   // should have been folded away previously and not enter in here.
5685   Value *Result;
5686   if (isSignedCmp) {
5687     // We're performing a signed comparison.
5688     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5689       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5690     else
5691       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5692   } else {
5693     // We're performing an unsigned comparison.
5694     if (isSignedExt) {
5695       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5696       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5697       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5698       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5699                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5700     } else {
5701       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5702       Result = ConstantInt::getTrue();
5703     }
5704   }
5705
5706   // Finally, return the value computed.
5707   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5708       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5709     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5710   } else {
5711     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5712             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5713            "ICmp should be folded!");
5714     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5715       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5716     else
5717       return BinaryOperator::createNot(Result);
5718   }
5719 }
5720
5721 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5722   return commonShiftTransforms(I);
5723 }
5724
5725 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5726   return commonShiftTransforms(I);
5727 }
5728
5729 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5730   return commonShiftTransforms(I);
5731 }
5732
5733 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5734   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5735   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5736
5737   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5738   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5739   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5740       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5741     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5742   
5743   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5744     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5745       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5746     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5747       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5748   }
5749   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5750     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5751       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5752     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5753       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5754   }
5755
5756   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5757   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5758     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5759       if (CSI->isAllOnesValue())
5760         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5761
5762   // Try to fold constant and into select arguments.
5763   if (isa<Constant>(Op0))
5764     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5765       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5766         return R;
5767
5768   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5769   if (I.isArithmeticShift()) {
5770     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5771           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5772       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5773     }
5774   }
5775
5776   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5777     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5778       return Res;
5779   return 0;
5780 }
5781
5782 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5783                                                BinaryOperator &I) {
5784   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5785
5786   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5787   // purpose is to compute bits we don't care about.
5788   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5789   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5790   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5791                            KnownZero, KnownOne))
5792     return &I;
5793   
5794   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5795   // of a signed value.
5796   //
5797   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5798     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5799       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5800     else {
5801       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5802       return &I;
5803     }
5804   }
5805   
5806   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5807   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5808     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5809       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5810         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5811                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5812   
5813   // Try to fold constant and into select arguments.
5814   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5815     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5816       return R;
5817   if (isa<PHINode>(Op0))
5818     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5819       return NV;
5820   
5821   if (Op0->hasOneUse()) {
5822     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5823       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5824       Value *V1, *V2;
5825       ConstantInt *CC;
5826       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5827         default: break;
5828         case Instruction::Add:
5829         case Instruction::And:
5830         case Instruction::Or:
5831         case Instruction::Xor: {
5832           // These operators commute.
5833           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5834           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5835               match(Op0BO->getOperand(1),
5836                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5837             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5838                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5839                                             Op0BO->getName());
5840             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5841             Instruction *X = 
5842               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5843                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5844             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5845             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5846             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5847                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5848           }
5849           
5850           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5851           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5852           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5853               match(Op0BOOp1, 
5854                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5855               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5856               V2 == Op1) {
5857             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5858                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5859                                                      Op0BO->getName());
5860             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5861             Instruction *XM =
5862               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5863                                         V1->getName()+".mask");
5864             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5865             
5866             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5867           }
5868         }
5869           
5870         // FALL THROUGH.
5871         case Instruction::Sub: {
5872           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5873           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5874               match(Op0BO->getOperand(0),
5875                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5876             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5877                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5878                                                      Op0BO->getName());
5879             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5880             Instruction *X =
5881               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5882                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5883             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5884             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5885             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5886                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5887           }
5888           
5889           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5890           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5891               match(Op0BO->getOperand(0),
5892                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5893                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5894               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5895                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5896             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5897                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5898                                                      Op0BO->getName());
5899             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5900             Instruction *XM =
5901               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5902                                         V1->getName()+".mask");
5903             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5904             
5905             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5906           }
5907           
5908           break;
5909         }
5910       }
5911       
5912       
5913       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5914       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5915       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5916         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5917         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5918         
5919         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5920           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5921           case Instruction::Add:
5922             isValid = isLeftShift;
5923             break;
5924           case Instruction::Or:
5925           case Instruction::Xor:
5926             highBitSet = false;
5927             break;
5928           case Instruction::And:
5929             highBitSet = true;
5930             break;
5931         }
5932         
5933         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
5934         // by the logical operation, do not perform the transformation.
5935         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
5936         // the constant which would cause it to be modified for this
5937         // operation.
5938         //
5939         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
5940           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
5941         }
5942         
5943         if (isValid) {
5944           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
5945           
5946           Instruction *NewShift =
5947             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
5948           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
5949           NewShift->takeName(Op0BO);
5950           
5951           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
5952                                         NewRHS);
5953         }
5954       }
5955     }
5956   }
5957   
5958   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
5959   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5960   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
5961     ShiftOp = 0;
5962   
5963   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
5964     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
5965     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
5966     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5967     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
5968     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
5969     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
5970     
5971     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
5972     if (AmtSum > TypeBits)
5973       AmtSum = TypeBits;
5974     
5975     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
5976     
5977     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
5978     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
5979       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
5980                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5981     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
5982                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
5983       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
5984       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5985     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
5986                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5987       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
5988       Instruction *Shift =
5989         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5990       InsertNewInstBefore(Shift, I);
5991
5992       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
5993       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
5994     }
5995     
5996     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
5997     // right.  See if the amounts are equal.
5998     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
5999       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6000       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6001         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6002         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6003       }
6004       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6005       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6006         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6007         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6008       }
6009       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6010       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6011       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6012       // generators.
6013       const Type *SExtType = 0;
6014       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6015       case 1  :
6016       case 8  :
6017       case 16 :
6018       case 32 :
6019       case 64 :
6020       case 128:
6021         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6022         break;
6023       default: break;
6024       }
6025       if (SExtType) {
6026         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6027         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6028         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6029       }
6030       // Otherwise, we can't handle it yet.
6031     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6032       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6033       
6034       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6035       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6036         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6037                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6038         Instruction *Shift =
6039           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6040         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6041         
6042         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6043         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6044       }
6045       
6046       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6047       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6048         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6049         Instruction *Shift =
6050           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6051         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6052         
6053         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6054         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6055       }
6056       
6057       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6058     } else {
6059       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6060       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6061
6062       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6063       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6064         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6065                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6066         Instruction *Shift =
6067           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6068                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6069         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6070         
6071         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6072         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6073       }
6074       
6075       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6076       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6077         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6078         Instruction *Shift =
6079           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6080         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6081         
6082         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6083         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6084       }
6085       
6086       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6087     }
6088   }
6089   return 0;
6090 }
6091
6092
6093 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6094 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6095 /// X*Scale+Offset.
6096 ///
6097 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6098                                         int &Offset) {
6099   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6100   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6101     Offset = CI->getZExtValue();
6102     Scale  = 1;
6103     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6104   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6105     if (I->getNumOperands() == 2) {
6106       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6107         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6108           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6109           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6110           Offset = 0;
6111           return I->getOperand(0);
6112         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6113           // This value is scaled by 'CUI'.
6114           Scale = CUI->getZExtValue();
6115           Offset = 0;
6116           return I->getOperand(0);
6117         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6118           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6119           // where C1 is divisible by C2.
6120           unsigned SubScale;
6121           Value *SubVal = 
6122             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6123           Offset += CUI->getZExtValue();
6124           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6125             Scale = SubScale;
6126             return SubVal;
6127           }
6128         }
6129       }
6130     }
6131   }
6132
6133   // Otherwise, we can't look past this.
6134   Scale = 1;
6135   Offset = 0;
6136   return Val;
6137 }
6138
6139
6140 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6141 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6142 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6143                                                    AllocationInst &AI) {
6144   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6145   
6146   // Remove any uses of AI that are dead.
6147   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6148   
6149   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6150     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6151     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6152       while (UI != E && *UI == User)
6153         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6154       
6155       ++NumDeadInst;
6156       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6157       EraseInstFromFunction(*User);
6158     }
6159   }
6160   
6161   // Get the type really allocated and the type casted to.
6162   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6163   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6164   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6165
6166   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6167   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6168   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6169
6170   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6171   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6172   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6173   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6174
6175   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6176   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6177   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6178
6179   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6180   // size argument.
6181   unsigned ArraySizeScale;
6182   int ArrayOffset;
6183   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6184     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6185  
6186   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6187   // do the xform.
6188   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6189       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6190
6191   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6192   Value *Amt = 0;
6193   if (Scale == 1) {
6194     Amt = NumElements;
6195   } else {
6196     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6197     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6198     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6199       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6200     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6201     else if (Scale != 1) {
6202       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6203       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6204     }
6205   }
6206   
6207   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6208     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6209     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6210     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6211   }
6212   
6213   AllocationInst *New;
6214   if (isa<MallocInst>(AI))
6215     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6216   else
6217     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6218   InsertNewInstBefore(New, AI);
6219   New->takeName(&AI);
6220   
6221   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6222   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6223   // die soon.
6224   if (!AI.hasOneUse()) {
6225     AddUsesToWorkList(AI);
6226     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6227     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6228     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6229     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6230     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6231   }
6232   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6233 }
6234
6235 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6236 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6237 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6238 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6239 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6240 ///
6241 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6242 /// extension operation if Ty is larger.
6243 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6244                                        int &NumCastsRemoved) {
6245   // We can always evaluate constants in another type.
6246   if (isa<ConstantInt>(V))
6247     return true;
6248   
6249   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6250   if (!I) return false;
6251   
6252   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6253   
6254   switch (I->getOpcode()) {
6255   case Instruction::Add:
6256   case Instruction::Sub:
6257   case Instruction::And:
6258   case Instruction::Or:
6259   case Instruction::Xor:
6260     if (!I->hasOneUse()) return false;
6261     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6262     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved) &&
6263            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved);
6264
6265   case Instruction::Shl:
6266     if (!I->hasOneUse()) return false;
6267     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6268     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6269     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6270       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6271       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6272           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6273         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty,NumCastsRemoved);
6274     }
6275     break;
6276   case Instruction::LShr:
6277     if (!I->hasOneUse()) return false;
6278     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6279     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6280     // already zeros.
6281     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6282       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6283       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6284       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6285           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6286             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6287           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6288         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty,NumCastsRemoved);
6289       }
6290     }
6291     break;
6292   case Instruction::Trunc:
6293   case Instruction::ZExt:
6294   case Instruction::SExt:
6295     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6296     // it, and this will remove a cast overall.
6297     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6298       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6299       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6300       // casts first.
6301       if (isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6302         return true;
6303       
6304       ++NumCastsRemoved;
6305       return true;
6306     }
6307     break;
6308   default:
6309     // TODO: Can handle more cases here.
6310     break;
6311   }
6312   
6313   return false;
6314 }
6315
6316 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6317 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6318 /// evaluate the expression.
6319 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6320                                              bool isSigned) {
6321   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6322     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6323
6324   // Otherwise, it must be an instruction.
6325   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6326   Instruction *Res = 0;
6327   switch (I->getOpcode()) {
6328   case Instruction::Add:
6329   case Instruction::Sub:
6330   case Instruction::And:
6331   case Instruction::Or:
6332   case Instruction::Xor:
6333   case Instruction::AShr:
6334   case Instruction::LShr:
6335   case Instruction::Shl: {
6336     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6337     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6338     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6339                                  LHS, RHS, I->getName());
6340     break;
6341   }    
6342   case Instruction::Trunc:
6343   case Instruction::ZExt:
6344   case Instruction::SExt:
6345   case Instruction::BitCast:
6346     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6347     // just return the source. There's no need to insert it because its not new.
6348     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6349       return I->getOperand(0);
6350     
6351     // Some other kind of cast, which shouldn't happen, so just ..
6352     // FALL THROUGH
6353   default: 
6354     // TODO: Can handle more cases here.
6355     assert(0 && "Unreachable!");
6356     break;
6357   }
6358   
6359   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6360 }
6361
6362 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6363 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6364   Value *Src = CI.getOperand(0);
6365
6366   // Casting undef to anything results in undef so might as just replace it and
6367   // get rid of the cast.
6368   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
6369     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
6370
6371   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If its eliminable we just
6372   // eliminate it now.
6373   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6374     if (Instruction::CastOps opc = 
6375         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6376       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6377       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6378       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6379     }
6380   }
6381
6382   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6383   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6384     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6385       return NV;
6386
6387   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6388   if (isa<PHINode>(Src))
6389     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6390       return NV;
6391   
6392   return 0;
6393 }
6394
6395 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6396 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6397   Value *Src = CI.getOperand(0);
6398   
6399   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6400     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6401     // this into a cast of the original pointer!
6402     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6403       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6404       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6405       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6406       AddToWorkList(GEP);
6407       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6408       return &CI;
6409     }
6410     
6411     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6412     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6413     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6414     // non-type-safe code.
6415     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6416       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6417         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6418         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6419         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6420         
6421         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6422         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6423         const Type *GEPIdxTy =
6424           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6425         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6426           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6427           
6428           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6429           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6430           // is something like [0 x {int, int}]
6431           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6432           int64_t FirstIdx = 0;
6433           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6434             FirstIdx = Offset/TySize;
6435             Offset %= TySize;
6436           
6437             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6438             if (Offset < 0) {
6439               --FirstIdx;
6440               Offset += TySize;
6441               assert(Offset >= 0);
6442             }
6443             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6444           }
6445           
6446           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6447
6448           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6449           while (Offset) {
6450             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6451               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6452               unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6453               NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6454               
6455               Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6456               GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6457             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6458               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6459               uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType());
6460               NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, Offset/EltSize));
6461               Offset %= EltSize;
6462               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6463             } else {
6464               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6465               Offset = 0;
6466               OrigBase = 0;
6467             }
6468           }
6469           if (OrigBase) {
6470             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6471             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6472             // two.
6473             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, &NewIndices[0],
6474                                                       NewIndices.size(), "");
6475             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6476             NGEP->takeName(GEP);
6477             
6478             if (isa<BitCastInst>(CI))
6479               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6480             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6481             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6482           }
6483         }
6484       }      
6485     }
6486   }
6487     
6488   return commonCastTransforms(CI);
6489 }
6490
6491
6492
6493 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6494 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6495 /// cases.
6496 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6497 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6498   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6499     return Result;
6500
6501   Value *Src = CI.getOperand(0);
6502   const Type *SrcTy = Src->getType();
6503   const Type *DestTy = CI.getType();
6504   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6505   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6506
6507   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6508   // purpose is to compute bits we don't care about.
6509   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6510   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6511                            KnownZero, KnownOne))
6512     return &CI;
6513
6514   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6515   // can't do anything more. 
6516   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6517   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6518     return 0;
6519
6520   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6521   int NumCastsRemoved = 0;
6522   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6523       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6524                                  NumCastsRemoved)) {
6525     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6526     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a noop-cast
6527     // this just removes a noop cast which isn't pointful, but simplifies
6528     // the code.  If this is a zero-extension, we need to do an AND to
6529     // maintain the clear top-part of the computation, so we require that
6530     // the input have eliminated at least one cast.  If this is a sign
6531     // extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6532     // require that two casts have been eliminated.
6533     bool DoXForm;
6534     switch (CI.getOpcode()) {
6535     default:
6536       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6537       // get here because of the check above.
6538       assert(0 && "Unknown cast type");
6539     case Instruction::Trunc:
6540       DoXForm = true;
6541       break;
6542     case Instruction::ZExt:
6543       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6544       break;
6545     case Instruction::SExt:
6546       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6547       break;
6548     case Instruction::BitCast:
6549       DoXForm = false;
6550       break;
6551     }
6552     
6553     if (DoXForm) {
6554       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6555                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6556       assert(Res->getType() == DestTy);
6557       switch (CI.getOpcode()) {
6558       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6559       case Instruction::Trunc:
6560       case Instruction::BitCast:
6561         // Just replace this cast with the result.
6562         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6563       case Instruction::ZExt: {
6564         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6565         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6566         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6567                                                             SrcBitSize));
6568         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6569       }
6570       case Instruction::SExt:
6571         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6572         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6573             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6574                              CI), DestTy);
6575       }
6576     }
6577   }
6578   
6579   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6580   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6581
6582   switch (SrcI->getOpcode()) {
6583   case Instruction::Add:
6584   case Instruction::Mul:
6585   case Instruction::And:
6586   case Instruction::Or:
6587   case Instruction::Xor:
6588     // If we are discarding information, rewrite.
6589     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6590       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6591       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6592       // only be converting signedness, which is a noop.
6593       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6594           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6595           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6596         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6597         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6598         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6599         return BinaryOperator::create(
6600             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6601       }
6602     }
6603
6604     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6605     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6606         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6607         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6608         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6609       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6610       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6611     }
6612     break;
6613   case Instruction::SDiv:
6614   case Instruction::UDiv:
6615   case Instruction::SRem:
6616   case Instruction::URem:
6617     // If we are just changing the sign, rewrite.
6618     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6619       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6620       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6621       // only be converting signedness, which is a noop.
6622       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6623           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6624         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6625                                               Op0, DestTy, SrcI);
6626         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6627                                               Op1, DestTy, SrcI);
6628         return BinaryOperator::create(
6629           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6630       }
6631     }
6632     break;
6633
6634   case Instruction::Shl:
6635     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6636     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6637     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6638     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6639     // in the value.
6640     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6641         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6642       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6643           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6644       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6645       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6646       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6647     }
6648     break;
6649   case Instruction::AShr:
6650     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6651     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6652     // simplifications.
6653     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6654         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6655       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6656       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6657         // Insert the new logical shift right.
6658         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6659       }
6660     }
6661     break;
6662   }
6663   return 0;
6664 }
6665
6666 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6667   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6668     return Result;
6669   
6670   Value *Src = CI.getOperand(0);
6671   const Type *Ty = CI.getType();
6672   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6673   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6674   
6675   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6676     switch (SrcI->getOpcode()) {
6677     default: break;
6678     case Instruction::LShr:
6679       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6680       // are already zeros.
6681       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6682         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6683         
6684         // Get a mask for the bits shifting in.
6685         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6686         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6687         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6688           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6689             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6690
6691           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6692           // shift.
6693           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6694           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6695                                        Ty, CI);
6696           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6697         }
6698       } else {     // This is a variable shr.
6699         
6700         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6701         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6702         // loop-invariant and CSE'd.
6703         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6704           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6705
6706           Value *V = InsertNewInstBefore(
6707               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6708                                      "tmp"), CI);
6709           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6710                                                             SrcI->getOperand(0),
6711                                                             "tmp"), CI);
6712           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6713           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6714         }
6715       }
6716       break;
6717     }
6718   }
6719   
6720   return 0;
6721 }
6722
6723 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6724   // If one of the common conversion will work ..
6725   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6726     return Result;
6727
6728   Value *Src = CI.getOperand(0);
6729
6730   // If this is a cast of a cast
6731   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6732     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6733     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6734     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6735     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6736       // Get the sizes of the types involved
6737       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6738       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6739       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6740       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6741       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6742       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6743         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6744         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6745         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6746         Instruction *And = 
6747           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6748         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6749         if (And->getType() != CI.getType()) {
6750           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6751           InsertNewInstBefore(And, CI);
6752           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6753         }
6754         return And;
6755       }
6756     }
6757   }
6758
6759   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6760     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6761     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6762     // cast to integer to avoid the comparison.
6763     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6764       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6765       
6766       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6767       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6768       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6769           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6770         Value *In = ICI->getOperand(0);
6771         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6772                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6773         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6774                                                         In->getName()+".lobit"),
6775                                  CI);
6776         if (In->getType() != CI.getType())
6777           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6778                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6779
6780         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6781           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6782           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6783                                                           In->getName()+".not"),
6784                                    CI);
6785         }
6786
6787         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6788       }
6789       
6790       
6791       
6792       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6793       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6794       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6795       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6796       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6797       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6798       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6799       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6800       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6801           // This only works for EQ and NE
6802           ICI->isEquality()) {
6803         // If Op1C some other power of two, convert:
6804         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6805         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6806         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6807         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6808         
6809         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6810         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6811           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6812           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6813             // (X&4) == 2 --> false
6814             // (X&4) != 2 --> true
6815             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6816             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6817             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6818           }
6819           
6820           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6821           Value *In = ICI->getOperand(0);
6822           if (ShiftAmt) {
6823             // Perform a logical shr by shiftamt.
6824             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6825             In = InsertNewInstBefore(
6826                    BinaryOperator::createLShr(In,
6827                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6828                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6829           }
6830           
6831           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6832             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6833             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6834             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6835           }
6836           
6837           if (CI.getType() == In->getType())
6838             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6839           else
6840             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6841         }
6842       }
6843     }
6844   }    
6845   return 0;
6846 }
6847
6848 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6849   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6850     return I;
6851   
6852   Value *Src = CI.getOperand(0);
6853   
6854   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6855   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6856   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6857     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6858     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6859     // cast to integer to avoid the comparison.
6860     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6861       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6862       
6863       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6864       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6865       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6866           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6867         Value *In = ICI->getOperand(0);
6868         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6869                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6870         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6871                                                         In->getName()+".lobit"),
6872                                  CI);
6873         if (In->getType() != CI.getType())
6874           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6875                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6876         
6877         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6878           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6879                                      In->getName()+".not"), CI);
6880         
6881         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6882       }
6883     }
6884   }
6885       
6886   return 0;
6887 }
6888
6889 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6890   return commonCastTransforms(CI);
6891 }
6892
6893 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6894   return commonCastTransforms(CI);
6895 }
6896
6897 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6898   return commonCastTransforms(CI);
6899 }
6900
6901 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6902   return commonCastTransforms(CI);
6903 }
6904
6905 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
6906   return commonCastTransforms(CI);
6907 }
6908
6909 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
6910   return commonCastTransforms(CI);
6911 }
6912
6913 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
6914   return commonPointerCastTransforms(CI);
6915 }
6916
6917 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
6918   return commonCastTransforms(CI);
6919 }
6920
6921 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
6922   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
6923   // otherwise just apply the common ones.
6924   Value *Src = CI.getOperand(0);
6925   const Type *SrcTy = Src->getType();
6926   const Type *DestTy = CI.getType();
6927
6928   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
6929     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6930       return Result;
6931   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
6932     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
6933       return I;
6934   } else {
6935     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6936       return Result;
6937   }
6938
6939
6940   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
6941   // be replaced by the operand.
6942   if (DestTy == Src->getType())
6943     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
6944
6945   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
6946     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
6947     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
6948     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
6949     
6950     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
6951     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
6952     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
6953       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
6954         return V;
6955     
6956     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
6957     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
6958     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
6959     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
6960     unsigned NumZeros = 0;
6961     while (SrcElTy != DstElTy && 
6962            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
6963            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
6964       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
6965       ++NumZeros;
6966     }
6967
6968     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
6969     if (SrcElTy == DstElTy) {
6970       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
6971       return new GetElementPtrInst(Src, &Idxs[0], Idxs.size());
6972     }
6973   }
6974
6975   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
6976     if (SVI->hasOneUse()) {
6977       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
6978       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
6979       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
6980           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
6981                 SVI->getType()->getNumElements()) {
6982         CastInst *Tmp;
6983         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
6984         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
6985         // us to eliminate at least one cast.
6986         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
6987              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
6988             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
6989              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
6990           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
6991                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
6992           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
6993                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
6994           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
6995           // know the vector types match #elts.
6996           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
6997         }
6998       }
6999     }
7000   }
7001   return 0;
7002 }
7003
7004 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7005 ///   %C = or %A, %B
7006 ///   %D = select %cond, %C, %A
7007 /// into:
7008 ///   %C = select %cond, %B, 0
7009 ///   %D = or %A, %C
7010 ///
7011 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7012 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7013 /// equal the other incoming value of the select.
7014 ///
7015 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7016   switch (I->getOpcode()) {
7017   case Instruction::Add:
7018   case Instruction::Mul:
7019   case Instruction::And:
7020   case Instruction::Or:
7021   case Instruction::Xor:
7022     return 3;              // Can fold through either operand.
7023   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7024   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7025   case Instruction::LShr:
7026   case Instruction::AShr:
7027     return 1;
7028   default:
7029     return 0;              // Cannot fold
7030   }
7031 }
7032
7033 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7034 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7035 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7036   switch (I->getOpcode()) {
7037   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7038   case Instruction::Add:
7039   case Instruction::Sub:
7040   case Instruction::Or:
7041   case Instruction::Xor:
7042   case Instruction::Shl:
7043   case Instruction::LShr:
7044   case Instruction::AShr:
7045     return Constant::getNullValue(I->getType());
7046   case Instruction::And:
7047     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
7048   case Instruction::Mul:
7049     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7050   }
7051 }
7052
7053 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7054 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7055 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7056                                           Instruction *FI) {
7057   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7058     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7059     // merge.
7060     if (TI->isCast()) {
7061       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7062         return 0;
7063     } else {
7064       return 0;  // unknown unary op.
7065     }
7066
7067     // Fold this by inserting a select from the input values.
7068     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7069                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7070     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7071     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7072                             TI->getType());
7073   }
7074
7075   // Only handle binary operators here.
7076   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7077     return 0;
7078
7079   // Figure out if the operations have any operands in common.
7080   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7081   bool MatchIsOpZero;
7082   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7083     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7084     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7085     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7086     MatchIsOpZero = true;
7087   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7088     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7089     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7090     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7091     MatchIsOpZero = false;
7092   } else if (!TI->isCommutative()) {
7093     return 0;
7094   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7095     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7096     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7097     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7098     MatchIsOpZero = true;
7099   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7100     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7101     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7102     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7103     MatchIsOpZero = true;
7104   } else {
7105     return 0;
7106   }
7107
7108   // If we reach here, they do have operations in common.
7109   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7110                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7111   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7112
7113   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7114     if (MatchIsOpZero)
7115       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7116     else
7117       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7118   }
7119   assert(0 && "Shouldn't get here");
7120   return 0;
7121 }
7122
7123 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7124   Value *CondVal = SI.getCondition();
7125   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7126   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7127
7128   // select true, X, Y  -> X
7129   // select false, X, Y -> Y
7130   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7131     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7132
7133   // select C, X, X -> X
7134   if (TrueVal == FalseVal)
7135     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7136
7137   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7138     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7139   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7140     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7141   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7142     if (isa<Constant>(TrueVal))
7143       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7144     else
7145       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7146   }
7147
7148   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7149     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7150       if (C->getZExtValue()) {
7151         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7152         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7153       } else {
7154         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7155         Value *NotCond =
7156           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7157                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7158         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7159       }
7160     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7161       if (C->getZExtValue() == false) {
7162         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7163         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7164       } else {
7165         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7166         Value *NotCond =
7167           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7168                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7169         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7170       }
7171     }
7172   }
7173
7174   // Selecting between two integer constants?
7175   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7176     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7177       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7178       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7179         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7180       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7181         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7182         Value *NotCond =
7183           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7184                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7185         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7186       }
7187       
7188       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7189
7190       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7191
7192         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7193         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7194           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7195             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7196               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7197               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7198               Value *X = IC->getOperand(0);
7199               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7200               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7201               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7202                                                         ShAmt, "ones");
7203               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7204               
7205               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7206               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7207               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7208               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7209               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7210               if (SRASize < SISize)
7211                 opc = Instruction::SExt;
7212               else if (SRASize > SISize)
7213                 opc = Instruction::Trunc;
7214               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7215             }
7216           }
7217
7218
7219         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7220         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7221         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7222         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7223         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7224           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7225               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7226             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7227               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7228                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7229                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7230                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7231                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7232                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7233                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7234                 // true or false val is the zero.
7235                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7236                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7237                 Value *V = ICA;
7238                 if (ShouldNotVal)
7239                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7240                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7241                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7242               }
7243       }
7244     }
7245
7246   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7247   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7248     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7249       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7250       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7251         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7252       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7253       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7254         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7255       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7256
7257     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7258       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7259       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7260         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7261       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7262       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7263         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7264       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7265     }
7266   }
7267
7268   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7269   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7270     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7271       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7272       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7273         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7274       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7275       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7276         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7277       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7278
7279     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7280       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7281       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7282         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7283       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7284       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7285         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7286       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7287     }
7288   }
7289
7290   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7291     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7292       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7293         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7294
7295         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7296         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7297           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7298             return IV;
7299
7300         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7301         // even legal for FP.
7302         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7303             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7304           AddOp = FI; SubOp = TI;
7305         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7306                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7307           AddOp = TI; SubOp = FI;
7308         }
7309
7310         if (AddOp) {
7311           Value *OtherAddOp = 0;
7312           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7313             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7314           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7315             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7316           }
7317
7318           if (OtherAddOp) {
7319             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7320             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7321             Value *NegVal;  // Compute -Z
7322             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7323               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7324             } else {
7325               NegVal = InsertNewInstBefore(
7326                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7327             }
7328
7329             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7330             Value *NewFalseOp = NegVal;
7331             if (AddOp != TI)
7332               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7333             Instruction *NewSel =
7334               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7335
7336             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7337             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7338           }
7339         }
7340       }
7341
7342   // See if we can fold the select into one of our operands.
7343   if (SI.getType()->isInteger()) {
7344     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7345     // transformation we are doing here.
7346     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7347       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7348           !isa<Constant>(FalseVal))
7349         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7350           unsigned OpToFold = 0;
7351           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7352             OpToFold = 1;
7353           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7354             OpToFold = 2;
7355           }
7356
7357           if (OpToFold) {
7358             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7359             Instruction *NewSel =
7360               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7361             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7362             NewSel->takeName(TVI);
7363             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7364               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7365             else {
7366               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7367             }
7368           }
7369         }
7370
7371     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7372       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7373           !isa<Constant>(TrueVal))
7374         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7375           unsigned OpToFold = 0;
7376           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7377             OpToFold = 1;
7378           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7379             OpToFold = 2;
7380           }
7381
7382           if (OpToFold) {
7383             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7384             Instruction *NewSel =
7385               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7386             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7387             NewSel->takeName(FVI);
7388             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7389               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7390             else
7391               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7392           }
7393         }
7394   }
7395
7396   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7397     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7398     SI.setOperand(1, FalseVal);
7399     SI.setOperand(2, TrueVal);
7400     return &SI;
7401   }
7402
7403   return 0;
7404 }
7405
7406 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
7407 /// determine, return it, otherwise return 0.
7408 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
7409   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7410     unsigned Align = GV->getAlignment();
7411     if (Align == 0 && TD) 
7412       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7413     return Align;
7414   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7415     unsigned Align = AI->getAlignment();
7416     if (Align == 0 && TD) {
7417       if (isa<AllocaInst>(AI))
7418         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7419       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7420         // Malloc returns maximally aligned memory.
7421         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7422         Align =
7423           std::max(Align,
7424                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7425         Align =
7426           std::max(Align,
7427                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7428       }
7429     }
7430     return Align;
7431   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7432              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7433               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7434     User *CI = cast<User>(V);
7435     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
7436       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
7437     return 0;
7438   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7439     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
7440     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7441     
7442     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7443     bool AllZeroOperands = true;
7444     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7445       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7446           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7447         AllZeroOperands = false;
7448         break;
7449       }
7450     if (AllZeroOperands)
7451       return BaseAlignment;
7452     
7453     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7454     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7455     // least as much as its type requires.
7456     if (!TD) return 0;
7457
7458     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7459     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7460     if (TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType())
7461         <= BaseAlignment) {
7462       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7463       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7464       return TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType());
7465     }
7466     return 0;
7467   }
7468   return 0;
7469 }
7470
7471
7472 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7473 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7474 /// the heavy lifting.
7475 ///
7476 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7477   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7478   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7479   
7480   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7481   // visitCallSite.
7482   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7483     bool Changed = false;
7484
7485     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7486     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7487       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7488
7489       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7490         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7491           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7492           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7493           // alignment is sufficient.
7494         }
7495     }
7496
7497     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7498     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7499     // into a call to memcpy.
7500     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7501       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7502         if (GVSrc->isConstant()) {
7503           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7504           const char *Name;
7505           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7506               Type::Int32Ty)
7507             Name = "llvm.memcpy.i32";
7508           else
7509             Name = "llvm.memcpy.i64";
7510           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7511                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7512           CI.setOperand(0, MemCpy);
7513           Changed = true;
7514         }
7515     }
7516
7517     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7518     // set, update the alignment.
7519     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7520       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7521       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7522       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7523       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7524         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7525         Changed = true;
7526       }
7527     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7528       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7529       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7530         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7531         Changed = true;
7532       }
7533     }
7534           
7535     if (Changed) return II;
7536   } else {
7537     switch (II->getIntrinsicID()) {
7538     default: break;
7539     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7540     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7541     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7542     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7543     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7544       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7545       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7546       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7547         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7548                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7549         return new LoadInst(Ptr);
7550       }
7551       break;
7552     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7553     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7554       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7555       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(2), TD) >= 16) {
7556         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7557         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7558                                       OpPtrTy, CI);
7559         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7560       }
7561       break;
7562     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7563     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7564     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7565     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7566       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7567       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7568         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7569         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7570                                       OpPtrTy, CI);
7571         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7572       }
7573       break;
7574       
7575     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7576       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7577       // we can simplify the input based on that, do so now.
7578       uint64_t UndefElts;
7579       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7580                                                 UndefElts)) {
7581         II->setOperand(1, V);
7582         return II;
7583       }
7584       break;
7585     }
7586       
7587     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7588       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7589       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7590         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7591         
7592         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7593         bool AllEltsOk = true;
7594         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7595           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7596               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7597             AllEltsOk = false;
7598             break;
7599           }
7600         }
7601         
7602         if (AllEltsOk) {
7603           // Cast the input vectors to byte vectors.
7604           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7605                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7606           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7607                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7608           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7609           
7610           // Only extract each element once.
7611           Value *ExtractedElts[32];
7612           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7613           
7614           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7615             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7616               continue;
7617             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7618             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7619             
7620             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7621               Instruction *Elt = 
7622                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7623               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7624               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7625             }
7626           
7627             // Insert this value into the result vector.
7628             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7629             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7630           }
7631           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7632         }
7633       }
7634       break;
7635
7636     case Intrinsic::stackrestore: {
7637       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7638       // happen when variable allocas are DCE'd.
7639       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7640         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7641           BasicBlock::iterator BI = SS;
7642           if (&*++BI == II)
7643             return EraseInstFromFunction(CI);
7644         }
7645       }
7646       
7647       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7648       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7649       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7650       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7651         BasicBlock::iterator BI = II;
7652         bool CannotRemove = false;
7653         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7654           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7655               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7656             CannotRemove = true;
7657             break;
7658           }
7659         }
7660         if (!CannotRemove)
7661           return EraseInstFromFunction(CI);
7662       }
7663       break;
7664     }
7665     }
7666   }
7667
7668   return visitCallSite(II);
7669 }
7670
7671 // InvokeInst simplification
7672 //
7673 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7674   return visitCallSite(&II);
7675 }
7676
7677 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7678 //
7679 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7680   bool Changed = false;
7681
7682   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7683   // to the arguments of the call/invoke.
7684   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7685
7686   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7687
7688   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7689     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7690       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7691       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7692       // be unreachable, as the call is undefined.
7693       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7694                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7695       if (!OldCall->use_empty())
7696         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7697       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7698         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7699       return 0;
7700     }
7701
7702   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7703     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7704     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7705     // that we can't modify the CFG here.
7706     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7707                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7708                   CS.getInstruction());
7709
7710     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7711       CS.getInstruction()->
7712         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7713
7714     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7715       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7716       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7717                      ConstantInt::getTrue(), II);
7718     }
7719     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7720   }
7721
7722   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7723   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7724   if (FTy->isVarArg()) {
7725     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7726     // the call.
7727     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7728            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7729       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7730         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7731         // area, we can eliminate the use of the cast.
7732         Value *Op = CI->getOperand(0);
7733         if (CI->isLosslessCast()) {
7734           *I = Op;
7735           Changed = true;
7736         }
7737       }
7738   }
7739
7740   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7741 }
7742
7743 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7744 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7745 //
7746 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7747   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7748   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7749   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7750       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7751     return false;
7752   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7753   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7754
7755   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7756   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7757   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7758   //
7759   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7760   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7761
7762   // Check to see if we are changing the return type...
7763   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7764     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7765         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7766         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7767           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7768       return false;   // Cannot transform this return value.
7769
7770     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7771     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7772     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7773     // the critical edge).  Bail out in this case.
7774     if (!Caller->use_empty())
7775       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7776         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7777              UI != E; ++UI)
7778           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7779             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7780                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7781               return false;
7782   }
7783
7784   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7785   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7786
7787   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7788   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7789     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7790     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7791     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7792     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
7793     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7794     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7795       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7796       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7797        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7798       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7799        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7800     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7801
7802     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
7803     // lose information, e.g. int->short.
7804     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
7805     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
7806     // requires legality checks like this be done before calling it).
7807     if (ParamTy->isInteger()) {
7808       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7809         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7810           return false;
7811       }
7812       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
7813           !isa<PointerType>(ActTy))
7814         return false;
7815     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
7816       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7817         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7818           return false;
7819       }
7820       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
7821         return false;
7822     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
7823       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7824         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
7825           return false;
7826       }
7827       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
7828         return false;
7829     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
7830       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
7831         return false;
7832     } else {
7833       return false;
7834     }
7835   }
7836
7837   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7838       Callee->isDeclaration())
7839     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7840
7841   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7842   // inserting cast instructions as necessary...
7843   std::vector<Value*> Args;
7844   Args.reserve(NumActualArgs);
7845
7846   AI = CS.arg_begin();
7847   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7848     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7849     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7850       Args.push_back(*AI);
7851     } else {
7852       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7853           false, ParamTy, false);
7854       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7855       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7856     }
7857   }
7858
7859   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7860   // now...
7861   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7862     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7863
7864   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7865   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7866     if (!FT->isVarArg()) {
7867       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7868            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7869     } else {
7870       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
7871       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7872         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7873         if (PTy != (*AI)->getType()) {
7874           // Must promote to pass through va_arg area!
7875           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
7876                                                                 PTy, false);
7877           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
7878           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
7879           Args.push_back(Cast);
7880         } else {
7881           Args.push_back(*AI);
7882         }
7883       }
7884     }
7885
7886   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
7887     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
7888
7889   Instruction *NC;
7890   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7891     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7892                         &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7893     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7894   } else {
7895     NC = new CallInst(Callee, &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7896     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
7897       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
7898    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
7899   }
7900
7901   // Insert a cast of the return type as necessary.
7902   Value *NV = NC;
7903   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
7904     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
7905       const Type *CallerTy = Caller->getType();
7906       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
7907                                                             CallerTy, false);
7908       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
7909
7910       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
7911       // non-phi, instruction in the normal successor block.
7912       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7913         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
7914         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
7915         InsertNewInstBefore(NC, *I);
7916       } else {
7917         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
7918         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
7919       }
7920       AddUsersToWorkList(*Caller);
7921     } else {
7922       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
7923     }
7924   }
7925
7926   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
7927     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
7928   Caller->eraseFromParent();
7929   RemoveFromWorkList(Caller);
7930   return true;
7931 }
7932
7933 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
7934 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
7935 /// and a single binop.
7936 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7937   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7938   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
7939          isa<CmpInst>(FirstInst));
7940   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
7941   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
7942   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
7943     
7944   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
7945   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
7946   
7947   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
7948   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
7949   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
7950     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7951     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
7952         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
7953         // types or GEP's with different index types.
7954         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
7955         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
7956       return 0;
7957
7958     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
7959     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
7960       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
7961           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
7962         return 0;
7963     
7964     // Keep track of which operand needs a phi node.
7965     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
7966     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
7967   }
7968   
7969   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
7970
7971   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
7972   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
7973   // hide them behind a phi.
7974   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
7975     return 0;
7976   
7977   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
7978   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
7979   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
7980   if (LHSVal == 0) {
7981     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
7982     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7983     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
7984     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
7985     LHSVal = NewLHS;
7986   }
7987   
7988   if (RHSVal == 0) {
7989     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
7990     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7991     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
7992     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
7993     RHSVal = NewRHS;
7994   }
7995   
7996   // Add all operands to the new PHIs.
7997   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7998     if (NewLHS) {
7999       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8000       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8001     }
8002     if (NewRHS) {
8003       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8004       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8005     }
8006   }
8007     
8008   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8009     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8010   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8011     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8012                            RHSVal);
8013   else {
8014     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8015     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8016   }
8017 }
8018
8019 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8020 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8021 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8022 /// block it is in.
8023 ///
8024 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8025 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8026 /// to a register.
8027 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8028   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8029   
8030   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8031     if (BBI->mayWriteToMemory())
8032       return false;
8033   
8034   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8035   // profitable to do this xform.
8036   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8037     bool isAddressTaken = false;
8038     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8039          UI != E; ++UI) {
8040       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8041       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8042         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8043         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8044       }
8045       isAddressTaken = true;
8046       break;
8047     }
8048     
8049     if (!isAddressTaken)
8050       return false;
8051   }
8052   
8053   return true;
8054 }
8055
8056
8057 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8058 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8059 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8060 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8061   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8062
8063   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8064   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8065   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8066   // code size and simplifying code.
8067   Constant *ConstantOp = 0;
8068   const Type *CastSrcTy = 0;
8069   bool isVolatile = false;
8070   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8071     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8072   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8073     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8074     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8075     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8076     if (ConstantOp == 0)
8077       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8078   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8079     isVolatile = LI->isVolatile();
8080     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8081     // load and the PHI.
8082     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8083         !isSafeToSinkLoad(LI))
8084       return 0;
8085   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8086     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8087       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8088     // Can't handle general GEPs yet.
8089     return 0;
8090   } else {
8091     return 0;  // Cannot fold this operation.
8092   }
8093
8094   // Check to see if all arguments are the same operation.
8095   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8096     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8097     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8098     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8099       return 0;
8100     if (CastSrcTy) {
8101       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8102         return 0;  // Cast operation must match.
8103     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8104       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8105       // the load and the PHI.
8106       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8107           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8108           !isSafeToSinkLoad(LI))
8109         return 0;
8110     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8111       return 0;
8112     }
8113   }
8114
8115   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8116   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8117   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8118                                PN.getName()+".in");
8119   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8120
8121   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8122   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8123
8124   // Add all operands to the new PHI.
8125   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8126     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8127     if (NewInVal != InVal)
8128       InVal = 0;
8129     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8130   }
8131
8132   Value *PhiVal;
8133   if (InVal) {
8134     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8135     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8136     PhiVal = InVal;
8137     delete NewPN;
8138   } else {
8139     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8140     PhiVal = NewPN;
8141   }
8142
8143   // Insert and return the new operation.
8144   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8145     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8146   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8147     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8148   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8149     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8150   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8151     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8152                            PhiVal, ConstantOp);
8153   else
8154     assert(0 && "Unknown operation");
8155   return 0;
8156 }
8157
8158 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8159 /// that is dead.
8160 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8161                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8162   if (PN->use_empty()) return true;
8163   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8164
8165   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8166   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8167     return true;
8168
8169   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8170     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8171
8172   return false;
8173 }
8174
8175 // PHINode simplification
8176 //
8177 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8178   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8179   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8180   
8181   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8182     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8183
8184   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8185   // reducing code size.
8186   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8187       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8188     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8189       return Result;
8190
8191   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8192   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8193   // PHI)... break the cycle.
8194   if (PN.hasOneUse()) {
8195     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8196     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8197       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8198       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8199       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8200         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8201     }
8202    
8203     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8204     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8205     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8206     // common case here is good because the only other things that catch this
8207     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8208     // late.
8209     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8210         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8211         PHIUser->use_back() == &PN) {
8212       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8213     }
8214   }
8215
8216   return 0;
8217 }
8218
8219 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8220                                    Instruction *InsertPoint,
8221                                    InstCombiner *IC) {
8222   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8223   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8224   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8225   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8226   // used for address computation.
8227   Instruction::CastOps opcode = 
8228      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8229       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8230   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8231 }
8232
8233
8234 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8235   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8236   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8237   // If so, eliminate the noop.
8238   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8239     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8240
8241   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8242     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8243
8244   bool HasZeroPointerIndex = false;
8245   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8246     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8247
8248   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8249     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8250
8251   // Eliminate unneeded casts for indices.
8252   bool MadeChange = false;
8253   
8254   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8255   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8256     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8257       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8258         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8259             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8260           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8261           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8262           // is a 32-bit pointer target.
8263           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8264             MadeChange = true;
8265             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8266           }
8267         }
8268       }
8269       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8270       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8271       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8272       // obvious.
8273       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8274       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8275         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8276           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8277           MadeChange = true;
8278         } else {
8279           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8280                                 GEP);
8281           GEP.setOperand(i, Op);
8282           MadeChange = true;
8283         }
8284     }
8285   }
8286   if (MadeChange) return &GEP;
8287
8288   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8289   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8290   // real input to the dest type.
8291   if (GEP.hasAllZeroIndices() && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
8292     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
8293                            GEP.getType());
8294     
8295   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8296   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8297   // getelementptr instructions into a single instruction.
8298   //
8299   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8300   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8301     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8302
8303   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8304     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8305     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8306     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8307     //
8308     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8309         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8310       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8311
8312     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8313
8314     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8315     bool EndsWithSequential = false;
8316     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8317            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8318       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8319
8320     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8321     if (EndsWithSequential) {
8322       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8323       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8324       //
8325       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8326       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8327         Sum = GO1;
8328       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8329         Sum = SO1;
8330       } else {
8331         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8332         // target's pointer size.
8333         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8334           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8335             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8336           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8337             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8338           } else {
8339             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8340             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8341               // Convert GO1 to SO1's type.
8342               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8343
8344             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8345               // Convert SO1 to GO1's type.
8346               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8347             } else {
8348               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8349               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8350               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8351             }
8352           }
8353         }
8354         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8355           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8356         else {
8357           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8358           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8359         }
8360       }
8361
8362       // Recycle the GEP we already have if possible.
8363       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8364         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8365         GEP.setOperand(1, Sum);
8366         return &GEP;
8367       } else {
8368         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8369                        SrcGEPOperands.end()-1);
8370         Indices.push_back(Sum);
8371         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8372       }
8373     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8374                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8375                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8376       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8377       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8378                      SrcGEPOperands.end());
8379       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8380     }
8381
8382     if (!Indices.empty())
8383       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], &Indices[0],
8384                                    Indices.size(), GEP.getName());
8385
8386   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8387     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8388     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8389
8390     // Scan for nonconstants...
8391     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8392     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8393     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8394       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8395
8396     if (I == E) {  // If they are all constants...
8397       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8398                                                     &Indices[0],Indices.size());
8399
8400       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8401       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8402     }
8403   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8404     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8405       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8406     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8407       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8408       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8409       //
8410       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8411       //
8412       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8413       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8414       if (const ArrayType *XATy =
8415           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8416         if (const ArrayType *CATy =
8417             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8418           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8419             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8420             // to an array of the same type as the destination pointer
8421             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8422             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8423             GEP.setOperand(0, X);
8424             return &GEP;
8425           }
8426     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8427       // Transform things like:
8428       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8429       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8430       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8431       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8432       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8433           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8434           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8435         Value *V = InsertNewInstBefore(
8436                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8437                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
8438         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8439         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8440       }
8441       
8442       // Transform things like:
8443       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8444       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8445       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8446       
8447       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8448           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8449         uint64_t ArrayEltSize =
8450             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8451         
8452         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8453         // allow either a mul, shift, or constant here.
8454         Value *NewIdx = 0;
8455         ConstantInt *Scale = 0;
8456         if (ArrayEltSize == 1) {
8457           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8458           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8459         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8460           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8461           Scale = CI;
8462         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8463           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8464               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8465             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8466             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8467             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8468             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8469           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8470                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8471             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8472             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8473           }
8474         }
8475
8476         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8477         // out, perform the transformation.
8478         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8479           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8480             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8481                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8482           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8483             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8484                                                        true /*SExt*/);
8485             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8486             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8487           }
8488
8489           // Insert the new GEP instruction.
8490           Instruction *NewGEP =
8491             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8492                                   NewIdx, GEP.getName());
8493           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8494           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8495           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8496         }
8497       }
8498     }
8499   }
8500
8501   return 0;
8502 }
8503
8504 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8505   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8506   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8507     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8508       const Type *NewTy = 
8509         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8510       AllocationInst *New = 0;
8511
8512       // Create and insert the replacement instruction...
8513       if (isa<MallocInst>(AI))
8514         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8515       else {
8516         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8517         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8518       }
8519
8520       InsertNewInstBefore(New, AI);
8521
8522       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8523       // allocas if possible...
8524       //
8525       BasicBlock::iterator It = New;
8526       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8527
8528       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8529       // insert our getelementptr instruction...
8530       //
8531       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8532       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
8533                                        New->getName()+".sub", It);
8534
8535       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8536       // allocation.
8537       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8538     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8539       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8540     }
8541
8542   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8543   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8544   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8545   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8546       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8547     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8548
8549   return 0;
8550 }
8551
8552 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8553   Value *Op = FI.getOperand(0);
8554
8555   // free undef -> unreachable.
8556   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8557     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8558     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8559                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8560     return EraseInstFromFunction(FI);
8561   }
8562   
8563   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8564   // when lots of inlining happens.
8565   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8566     return EraseInstFromFunction(FI);
8567   
8568   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8569   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8570     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8571     return &FI;
8572   }
8573   
8574   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8575   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8576     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8577       AddToWorkList(GEPI);
8578       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8579       return &FI;
8580     }
8581   }
8582   
8583   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8584   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8585     if (MI->hasOneUse()) {
8586       EraseInstFromFunction(FI);
8587       return EraseInstFromFunction(*MI);
8588     }
8589
8590   return 0;
8591 }
8592
8593
8594 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8595 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8596   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8597   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8598
8599   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8600   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8601     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8602
8603     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8604          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8605       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8606       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8607       // constants.
8608       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8609         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8610           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8611             Value *Idxs[2];
8612             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8613             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8614             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8615             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8616           }
8617
8618       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8619             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8620           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8621           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8622           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8623           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8624                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8625
8626         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8627         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8628         // the result of the loaded value.
8629         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8630                                                              CI->getName(),
8631                                                          LI.isVolatile()),LI);
8632         // Now cast the result of the load.
8633         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8634       }
8635     }
8636   }
8637   return 0;
8638 }
8639
8640 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8641 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8642 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8643 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8644 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8645   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8646   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8647
8648   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8649   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8650   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8651   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8652   // the load entirely).
8653   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8654
8655   while (BBI != E) {
8656     --BBI;
8657
8658     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8659       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8660     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8661       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8662
8663   }
8664   return false;
8665 }
8666
8667 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8668   Value *Op = LI.getOperand(0);
8669
8670   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8671   if (isa<CastInst>(Op))
8672     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8673       return Res;
8674
8675   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8676   if (LI.isVolatile()) return 0;
8677   
8678   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8679     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8680     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8681     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8682     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8683       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8684         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8685     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8686       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8687         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8688   }
8689
8690   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8691     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
8692       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8693       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8694       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8695       // CFG.
8696       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8697                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8698       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8699     }
8700
8701   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8702     // load null/undef -> undef
8703     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
8704       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8705       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8706       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8707       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8708                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8709       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8710     }
8711
8712     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
8713     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
8714       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8715         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
8716
8717     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
8718     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8719       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
8720         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
8721           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8722             if (Constant *V = 
8723                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
8724               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
8725         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
8726           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8727           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8728           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8729           // CFG.
8730           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8731                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8732           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8733         }
8734
8735       } else if (CE->isCast()) {
8736         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8737           return Res;
8738       }
8739   }
8740
8741   if (Op->hasOneUse()) {
8742     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8743     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8744     // exposes redundancy in the code.
8745     //
8746     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8747     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8748     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8749     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8750     // unconditionally.
8751     //
8752     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8753       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8754       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8755           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8756         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
8757                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
8758         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
8759                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
8760         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
8761       }
8762
8763       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8764       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8765         if (C->isNullValue()) {
8766           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8767           return &LI;
8768         }
8769
8770       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8771       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8772         if (C->isNullValue()) {
8773           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8774           return &LI;
8775         }
8776     }
8777   }
8778   return 0;
8779 }
8780
8781 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8782 /// when possible.
8783 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8784   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8785   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8786
8787   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8788   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8789     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8790
8791     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
8792       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8793       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8794       // constants.
8795       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8796         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8797           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8798             Value* Idxs[2];
8799             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8800             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8801             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8802             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8803           }
8804
8805       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
8806           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8807                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8808
8809         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8810         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8811         // the store, cast the value to be stored.
8812         Value *NewCast;
8813         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8814         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8815         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8816         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8817         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8818           if (CastSrcTy->isInteger())
8819             opcode = Instruction::IntToPtr;
8820         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8821           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8822             opcode = Instruction::PtrToInt;
8823         }
8824         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
8825           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
8826         else
8827           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
8828             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
8829             SI);
8830         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
8831       }
8832     }
8833   }
8834   return 0;
8835 }
8836
8837 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
8838   Value *Val = SI.getOperand(0);
8839   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
8840
8841   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
8842     EraseInstFromFunction(SI);
8843     ++NumCombined;
8844     return 0;
8845   }
8846   
8847   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
8848   // alloca dead.
8849   if (Ptr->hasOneUse()) {
8850     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
8851       EraseInstFromFunction(SI);
8852       ++NumCombined;
8853       return 0;
8854     }
8855     
8856     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
8857       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
8858           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
8859         EraseInstFromFunction(SI);
8860         ++NumCombined;
8861         return 0;
8862       }
8863   }
8864
8865   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
8866   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
8867   // situation often occurs with bitfield accesses.
8868   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
8869   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
8870        --ScanInsts) {
8871     --BBI;
8872     
8873     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
8874       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
8875       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
8876         ++NumDeadStore;
8877         ++BBI;
8878         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
8879         continue;
8880       }
8881       break;
8882     }
8883     
8884     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
8885     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
8886     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
8887     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8888       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
8889         EraseInstFromFunction(SI);
8890         ++NumCombined;
8891         return 0;
8892       }
8893       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
8894       // may not be dead.
8895       break;
8896     }
8897     
8898     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
8899     if (BBI->mayWriteToMemory())
8900       break;
8901   }
8902   
8903   
8904   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
8905
8906   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
8907   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
8908     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
8909       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
8910       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
8911         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
8912       ++NumCombined;
8913     }
8914     return 0;  // Do not modify these!
8915   }
8916
8917   // store undef, Ptr -> noop
8918   if (isa<UndefValue>(Val)) {
8919     EraseInstFromFunction(SI);
8920     ++NumCombined;
8921     return 0;
8922   }
8923
8924   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
8925   // source instead.
8926   if (isa<CastInst>(Ptr))
8927     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
8928       return Res;
8929   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
8930     if (CE->isCast())
8931       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
8932         return Res;
8933
8934   
8935   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
8936   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
8937   BBI = &SI; ++BBI;
8938   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
8939     if (BI->isUnconditional())
8940       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
8941         return 0;  // xform done!
8942   
8943   return 0;
8944 }
8945
8946 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
8947 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
8948 /// into a phi node with a store in the successor.
8949 ///
8950 /// Simplify things like:
8951 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
8952 /// into a phi node with a store in the successor.
8953 ///
8954 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
8955   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
8956   
8957   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
8958   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
8959   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
8960   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
8961   
8962   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
8963   // the other predecessor.
8964   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
8965   BasicBlock *OtherBB = 0;
8966   if (*PI != StoreBB)
8967     OtherBB = *PI;
8968   ++PI;
8969   if (PI == pred_end(DestBB))
8970     return false;
8971   
8972   if (*PI != StoreBB) {
8973     if (OtherBB)
8974       return false;
8975     OtherBB = *PI;
8976   }
8977   if (++PI != pred_end(DestBB))
8978     return false;
8979   
8980   
8981   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
8982   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
8983   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
8984   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
8985     return false;
8986   
8987   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
8988   // else' case.  there is an instruction before the branch.
8989   StoreInst *OtherStore = 0;
8990   if (OtherBr->isUnconditional()) {
8991     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
8992     --BBI;
8993     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
8994     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
8995       return false;
8996   } else {
8997     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
8998     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
8999     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9000         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9001       return false;
9002     
9003     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9004     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9005     // lives in OtherBB.
9006     for (;; --BBI) {
9007       // Check to see if we find the matching store.
9008       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9009         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9010           return false;
9011         break;
9012       }
9013       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9014       // out of instructions, we can't do the xform.
9015       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9016           BBI == OtherBB->begin())
9017         return false;
9018     }
9019     
9020     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9021     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9022     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9023       // FIXME: This should really be AA driven.
9024       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9025         return false;
9026     }
9027   }
9028   
9029   // Insert a PHI node now if we need it.
9030   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9031   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9032     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9033     PN->reserveOperandSpace(2);
9034     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9035     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9036     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9037   }
9038   
9039   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9040   // insert it.
9041   BBI = DestBB->begin();
9042   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9043   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9044                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9045   
9046   // Nuke the old stores.
9047   EraseInstFromFunction(SI);
9048   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9049   ++NumCombined;
9050   return true;
9051 }
9052
9053
9054 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9055   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9056   Value *X = 0;
9057   BasicBlock *TrueDest;
9058   BasicBlock *FalseDest;
9059   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9060       !isa<Constant>(X)) {
9061     // Swap Destinations and condition...
9062     BI.setCondition(X);
9063     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9064     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9065     return &BI;
9066   }
9067
9068   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9069   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9070   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9071                              TrueDest, FalseDest)))
9072     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9073          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9074       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9075       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9076       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9077       NewSCC->takeName(I);
9078       // Swap Destinations and condition...
9079       BI.setCondition(NewSCC);
9080       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9081       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9082       RemoveFromWorkList(I);
9083       I->eraseFromParent();
9084       AddToWorkList(NewSCC);
9085       return &BI;
9086     }
9087
9088   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9089   ICmpInst::Predicate IPred;
9090   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9091                       TrueDest, FalseDest)))
9092     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9093          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9094          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9095       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9096       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9097       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9098       NewSCC->takeName(I);
9099       // Swap Destinations and condition...
9100       BI.setCondition(NewSCC);
9101       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9102       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9103       RemoveFromWorkList(I);
9104       I->eraseFromParent();;
9105       AddToWorkList(NewSCC);
9106       return &BI;
9107     }
9108
9109   return 0;
9110 }
9111
9112 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9113   Value *Cond = SI.getCondition();
9114   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9115     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9116       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9117         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9118         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9119           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9120                                                 AddRHS));
9121         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9122         AddToWorkList(I);
9123         return &SI;
9124       }
9125   }
9126   return 0;
9127 }
9128
9129 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9130 /// is to leave as a vector operation.
9131 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9132   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9133     return true;
9134   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9135     if (isConstant) return true;
9136     // If all elts are the same, we can extract.
9137     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9138     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9139       if (C->getOperand(i) != Op0)
9140         return false;
9141     return true;
9142   }
9143   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9144   if (!I) return false;
9145   
9146   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9147   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9148   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9149       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9150     return true;
9151   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9152     return true;
9153   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9154     if (BO->hasOneUse() &&
9155         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9156          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9157       return true;
9158   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9159     if (CI->hasOneUse() &&
9160         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9161          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9162       return true;
9163   
9164   return false;
9165 }
9166
9167 /// Read and decode a shufflevector mask.
9168 ///
9169 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9170 /// elements in the input.
9171 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9172   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9173   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9174     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9175   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9176     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9177
9178   std::vector<unsigned> Result;
9179   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9180   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9181     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9182       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9183     else
9184       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9185   return Result;
9186 }
9187
9188 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9189 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9190 /// extracted from the vector.
9191 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9192   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9193   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9194   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9195   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9196     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9197   
9198   if (isa<UndefValue>(V))
9199     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9200   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9201     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9202   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9203     return CP->getOperand(EltNo);
9204   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9205     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9206     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9207       return 0;
9208     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9209     
9210     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9211     // inserted value.
9212     if (EltNo == IIElt) 
9213       return III->getOperand(1);
9214     
9215     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9216     // vector input.
9217     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9218   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9219     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9220     if (InEl < Width)
9221       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9222     else if (InEl < Width*2)
9223       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9224     else
9225       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9226   }
9227   
9228   // Otherwise, we don't know.
9229   return 0;
9230 }
9231
9232 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9233
9234   // If packed val is undef, replace extract with scalar undef.
9235   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9236     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9237
9238   // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9239   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9240     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9241   
9242   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9243     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
9244     // with that operand
9245     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9246     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9247       if (C->getOperand(i) != op0) {
9248         op0 = 0; 
9249         break;
9250       }
9251     if (op0)
9252       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9253   }
9254   
9255   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9256   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9257   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9258     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9259     unsigned VectorWidth = 
9260       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9261       
9262     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9263     // crashing the code below.
9264     if (IndexVal >= VectorWidth)
9265       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9266     
9267     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9268     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9269     // property.
9270     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9271       uint64_t UndefElts;
9272       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9273                                                 1 << IndexVal,
9274                                                 UndefElts)) {
9275         EI.setOperand(0, V);
9276         return &EI;
9277       }
9278     }
9279     
9280     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9281       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9282     
9283     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9284     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9285     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9286     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9287       if (const VectorType *VT = 
9288               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9289         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9290           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9291             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9292     }
9293   }
9294   
9295   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9296     if (I->hasOneUse()) {
9297       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9298       // profitable to do so
9299       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9300         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9301         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9302           ExtractElementInst *newEI0 = 
9303             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9304                                    EI.getName()+".lhs");
9305           ExtractElementInst *newEI1 =
9306             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9307                                    EI.getName()+".rhs");
9308           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9309           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9310           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9311         }
9312       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9313         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9314                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9315         GetElementPtrInst *GEP = 
9316           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9317         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9318         return new LoadInst(GEP);
9319       }
9320     }
9321     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9322       // Extracting the inserted element?
9323       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9324         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9325       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9326       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9327       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9328           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9329         AddUsesToWorkList(EI);
9330         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9331         return &EI;
9332       }
9333     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9334       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9335       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9336       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9337         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9338         Value *Src;
9339         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9340           Src = SVI->getOperand(0);
9341         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9342           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9343           Src = SVI->getOperand(1);
9344         } else {
9345           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9346         }
9347         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9348       }
9349     }
9350   }
9351   return 0;
9352 }
9353
9354 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9355 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9356 /// Otherwise, return false.
9357 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9358                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9359   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9360          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9361   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9362
9363   if (isa<UndefValue>(V)) {
9364     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9365     return true;
9366   } else if (V == LHS) {
9367     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9368       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9369     return true;
9370   } else if (V == RHS) {
9371     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9372       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9373     return true;
9374   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9375     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9376     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9377     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9378     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9379     
9380     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9381       return false;
9382     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9383     
9384     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9385       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9386       // transitively ok.
9387       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9388         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9389         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9390         return true;
9391       }      
9392     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9393       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9394           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9395         unsigned ExtractedIdx =
9396           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9397         
9398         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9399         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9400           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9401           // transitively ok.
9402           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9403             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9404             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9405               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9406                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9407             } else {
9408               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9409               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9410                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9411               
9412             }
9413             return true;
9414           }
9415         }
9416       }
9417     }
9418   }
9419   // TODO: Handle shufflevector here!
9420   
9421   return false;
9422 }
9423
9424 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9425 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9426 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9427 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9428                                      Value *&RHS) {
9429   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9430          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9431          "Invalid shuffle!");
9432   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9433
9434   if (isa<UndefValue>(V)) {
9435     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9436     return V;
9437   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9438     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9439     return V;
9440   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9441     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9442     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9443     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9444     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9445     
9446     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9447       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9448           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9449         unsigned ExtractedIdx =
9450           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9451         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9452         
9453         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9454         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9455         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9456           RHS = EI->getOperand(0);
9457           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9458           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9459             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9460           return V;
9461         }
9462         
9463         if (VecOp == RHS) {
9464           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9465           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9466           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9467             if (i != InsertedIdx)
9468               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9469           }
9470           return V;
9471         }
9472         
9473         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9474         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9475         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9476           return EI->getOperand(0);
9477         
9478       }
9479     }
9480   }
9481   // TODO: Handle shufflevector here!
9482   
9483   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9484   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9485     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9486   return V;
9487 }
9488
9489 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9490   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9491   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9492   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9493   
9494   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9495   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9496     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9497   
9498   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9499   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9500   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9501     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9502         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9503       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9504       unsigned ExtractedIdx =
9505         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9506       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9507       
9508       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9509         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9510       
9511       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9512         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9513       
9514       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9515       // back into the same place, just use the input vector.
9516       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9517         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9518       
9519       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9520       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9521       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9522       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9523       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9524         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9525         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9526         // Build a new shuffle mask.
9527         std::vector<Constant*> Mask;
9528         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9529           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9530         else {
9531           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9532           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9533                                                        NumVectorElts));
9534         } 
9535         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9536         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9537                                      ConstantVector::get(Mask));
9538       }
9539       
9540       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9541       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9542       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9543         std::vector<Constant*> Mask;
9544         Value *RHS = 0;
9545         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9546         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9547         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9548         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9549       }
9550     }
9551   }
9552
9553   return 0;
9554 }
9555
9556
9557 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9558   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9559   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9560   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9561
9562   bool MadeChange = false;
9563   
9564   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9565   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9566     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9567   
9568   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9569   // the undef, change them to undefs.
9570   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9571     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9572     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9573     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9574       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9575         Mask[i] = 2*e;
9576         MadeChange = true;
9577       }
9578     }
9579     
9580     if (MadeChange) {
9581       // Remap any references to RHS to use LHS.
9582       std::vector<Constant*> Elts;
9583       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9584         if (Mask[i] == 2*e)
9585           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9586         else
9587           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9588       }
9589       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9590     }
9591   }
9592   
9593   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9594   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9595   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9596     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9597       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9598       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9599     }
9600     
9601     // Remap any references to RHS to use LHS.
9602     std::vector<Constant*> Elts;
9603     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9604       if (Mask[i] >= 2*e)
9605         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9606       else {
9607         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9608             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9609           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9610         else
9611           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9612         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9613       }
9614     }
9615     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9616     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9617     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9618     LHS = SVI.getOperand(0);
9619     RHS = SVI.getOperand(1);
9620     MadeChange = true;
9621   }
9622   
9623   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9624   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9625     
9626   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9627     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9628     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9629     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9630       
9631     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9632     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9633   }
9634
9635   // Eliminate identity shuffles.
9636   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9637   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9638   
9639   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9640   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9641   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9642   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9643   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9644   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9645   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9646   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9647   // (splat(splat)) -> splat.
9648   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9649     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9650       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9651
9652       std::vector<unsigned> NewMask;
9653       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9654         if (Mask[i] >= 2*e)
9655           NewMask.push_back(2*e);
9656         else
9657           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9658       
9659       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9660       // the replacement.
9661       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9662         std::vector<Constant*> Elts;
9663         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9664           if (NewMask[i] >= e*2) {
9665             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9666           } else {
9667             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9668           }
9669         }
9670         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9671                                      LHSSVI->getOperand(1),
9672                                      ConstantVector::get(Elts));
9673       }
9674     }
9675   }
9676
9677   return MadeChange ? &SVI : 0;
9678 }
9679
9680
9681
9682
9683 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9684 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9685 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9686 /// end of its block.
9687 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9688   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9689
9690   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9691   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9692
9693   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9694   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
9695         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
9696     return false;
9697
9698   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9699   // the end of block that could change the value.
9700   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9701     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9702          Scan != E; ++Scan)
9703       if (Scan->mayWriteToMemory())
9704         return false;
9705   }
9706
9707   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9708   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9709
9710   I->moveBefore(InsertPos);
9711   ++NumSunkInst;
9712   return true;
9713 }
9714
9715
9716 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9717 /// all reachable code to the worklist.
9718 ///
9719 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9720 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9721 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9722 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9723 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9724 ///
9725 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9726                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9727                                        InstCombiner &IC,
9728                                        const TargetData *TD) {
9729   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
9730   Worklist.push_back(BB);
9731
9732   while (!Worklist.empty()) {
9733     BB = Worklist.back();
9734     Worklist.pop_back();
9735     
9736     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
9737     if (!Visited.insert(BB)) continue;
9738     
9739     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9740       Instruction *Inst = BBI++;
9741       
9742       // DCE instruction if trivially dead.
9743       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9744         ++NumDeadInst;
9745         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
9746         Inst->eraseFromParent();
9747         continue;
9748       }
9749       
9750       // ConstantProp instruction if trivially constant.
9751       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9752         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
9753         Inst->replaceAllUsesWith(C);
9754         ++NumConstProp;
9755         Inst->eraseFromParent();
9756         continue;
9757       }
9758       
9759       IC.AddToWorkList(Inst);
9760     }
9761
9762     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
9763     // constant, only visit the reachable successor.
9764     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9765     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
9766       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
9767         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
9768         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
9769         continue;
9770       }
9771     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
9772       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
9773         // See if this is an explicit destination.
9774         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9775           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
9776             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
9777             continue;
9778           }
9779         
9780         // Otherwise it is the default destination.
9781         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
9782         continue;
9783       }
9784     }
9785     
9786     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9787       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
9788   }
9789 }
9790
9791 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
9792   bool Changed = false;
9793   TD = &getAnalysis<TargetData>();
9794   
9795   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
9796              << F.getNameStr() << "\n");
9797
9798   {
9799     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
9800     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
9801     // track of which blocks we visit.
9802     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
9803     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
9804
9805     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
9806     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
9807     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
9808     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
9809       if (!Visited.count(BB)) {
9810         Instruction *Term = BB->getTerminator();
9811         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
9812           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
9813
9814           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9815           ++NumDeadInst;
9816
9817           if (!I->use_empty())
9818             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
9819           I->eraseFromParent();
9820         }
9821       }
9822   }
9823
9824   while (!Worklist.empty()) {
9825     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
9826     if (I == 0) continue;  // skip null values.
9827
9828     // Check to see if we can DCE the instruction.
9829     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9830       // Add operands to the worklist.
9831       if (I->getNumOperands() < 4)
9832         AddUsesToWorkList(*I);
9833       ++NumDeadInst;
9834
9835       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9836
9837       I->eraseFromParent();
9838       RemoveFromWorkList(I);
9839       continue;
9840     }
9841
9842     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
9843     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
9844       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
9845
9846       // Add operands to the worklist.
9847       AddUsesToWorkList(*I);
9848       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
9849
9850       ++NumConstProp;
9851       I->eraseFromParent();
9852       RemoveFromWorkList(I);
9853       continue;
9854     }
9855
9856     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
9857     if (I->hasOneUse()) {
9858       BasicBlock *BB = I->getParent();
9859       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
9860       if (UserParent != BB) {
9861         bool UserIsSuccessor = false;
9862         // See if the user is one of our successors.
9863         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
9864           if (*SI == UserParent) {
9865             UserIsSuccessor = true;
9866             break;
9867           }
9868
9869         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
9870         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
9871         // otherwise), we can keep going.
9872         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
9873             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
9874           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
9875           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
9876       }
9877     }
9878
9879     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
9880 #ifndef NDEBUG
9881     std::string OrigI;
9882 #endif
9883     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
9884     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
9885       ++NumCombined;
9886       // Should we replace the old instruction with a new one?
9887       if (Result != I) {
9888         DOUT << "IC: Old = " << *I
9889              << "    New = " << *Result;
9890
9891         // Everything uses the new instruction now.
9892         I->replaceAllUsesWith(Result);
9893
9894         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
9895         AddToWorkList(Result);
9896         AddUsersToWorkList(*Result);
9897
9898         // Move the name to the new instruction first.
9899         Result->takeName(I);
9900
9901         // Insert the new instruction into the basic block...
9902         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
9903         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
9904
9905         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
9906           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
9907             ++InsertPos;
9908
9909         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
9910
9911         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
9912         // use counts.
9913         AddUsesToWorkList(*I);
9914
9915         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
9916         // we do not process an instruction that has been deleted.
9917         RemoveFromWorkList(I);
9918
9919         // Erase the old instruction.
9920         InstParent->getInstList().erase(I);
9921       } else {
9922 #ifndef NDEBUG
9923         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
9924              << "    New = " << *I;
9925 #endif
9926
9927         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
9928         // if so, remove it.
9929         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9930           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
9931           // use counts.
9932           AddUsesToWorkList(*I);
9933
9934           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
9935           // occurrences of this instruction.
9936           RemoveFromWorkList(I);
9937           I->eraseFromParent();
9938         } else {
9939           AddToWorkList(I);
9940           AddUsersToWorkList(*I);
9941         }
9942       }
9943       Changed = true;
9944     }
9945   }
9946
9947   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
9948   return Changed;
9949 }
9950
9951
9952 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
9953   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
9954   
9955   bool EverMadeChange = false;
9956
9957   // Iterate while there is work to do.
9958   unsigned Iteration = 0;
9959   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
9960     EverMadeChange = true;
9961   return EverMadeChange;
9962 }
9963
9964 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
9965   return new InstCombiner();
9966 }
9967