Fix PR1907, a nasty miscompilation because instcombine didn't
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2113   {
2114     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2115     Value *Other = RHS;
2116     if (!CI) {
2117       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2118       Other = LHS;
2119     }
2120     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2121         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2122          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2123         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2124       unsigned AS =
2125         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2126       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2127                                    PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2128       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2129       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2130     }
2131   }
2132   
2133   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2134   {
2135     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2136     Value *Other = RHS;
2137     if (!SI) {
2138       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2139       Other = LHS;
2140     }
2141     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2142       Value *TV = SI->getTrueValue();
2143       Value *FV = SI->getFalseValue();
2144       Value *A, *N;
2145
2146       // Can we fold the add into the argument of the select?
2147       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2148       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2149           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2150         return new SelectInst(SI->getCondition(), N, A);
2151       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2152           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2153         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, N);
2154     }
2155   }
2156
2157   return Changed ? &I : 0;
2158 }
2159
2160 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2161 // highest order bit set.
2162 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2163   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2164   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2165 }
2166
2167 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2168   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2169
2170   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2171     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2172
2173   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2174   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2175     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2176
2177   if (isa<UndefValue>(Op0))
2178     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2179   if (isa<UndefValue>(Op1))
2180     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2181
2182   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2183     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2184     if (C->isAllOnesValue())
2185       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2186
2187     // C - ~X == X + (1+C)
2188     Value *X = 0;
2189     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2190       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2191
2192     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2193     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2194     if (C->isZero()) {
2195       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2196         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2197           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2198             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2199             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2200                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2201               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2202               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2203                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2204             }
2205           }
2206         }
2207         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2208           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2209             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2210             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2211                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2212               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2213               return BinaryOperator::createLShr(
2214                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2215             }
2216           }
2217         } 
2218     }
2219
2220     // Try to fold constant sub into select arguments.
2221     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2222       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2223         return R;
2224
2225     if (isa<PHINode>(Op0))
2226       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2227         return NV;
2228   }
2229
2230   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2231     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2232         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2233       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2234         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2235       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2236         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2237       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2238         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2239           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2240           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2241                                            Op1I->getOperand(0));
2242       }
2243     }
2244
2245     if (Op1I->hasOneUse()) {
2246       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2247       // is not used by anyone else...
2248       //
2249       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2250           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2251         // Swap the two operands of the subexpr...
2252         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2253         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2254         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2255
2256         // Create the new top level add instruction...
2257         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2258       }
2259
2260       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2261       //
2262       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2263           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2264         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2265
2266         Value *NewNot =
2267           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2268         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2269       }
2270
2271       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2272       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2273         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2274           if (CSI->isZero())
2275             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2276               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2277                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2278
2279       // X - X*C --> X * (1-C)
2280       ConstantInt *C2 = 0;
2281       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2282         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2283         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2284       }
2285
2286       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2287       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2288         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2289           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2290               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2291             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2292               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2293             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2294               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2295           }
2296     }
2297   }
2298
2299   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2300     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2301       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2302         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2303           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2304         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2305           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2306       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2307         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2308           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2309       }
2310
2311   ConstantInt *C1;
2312   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2313     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2314       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2315
2316     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2317     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2318       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2319   }
2320   return 0;
2321 }
2322
2323 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2324 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2325 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2326 /// signed.
2327 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2328                            bool &TrueIfSigned) {
2329   switch (pred) {
2330   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2331     TrueIfSigned = true;
2332     return RHS->isZero();
2333   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2334     TrueIfSigned = true;
2335     return RHS->isAllOnesValue();
2336   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2337     TrueIfSigned = false;
2338     return RHS->isAllOnesValue();
2339   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2340     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2341     TrueIfSigned = true;
2342     return RHS->getValue() ==
2343       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2344   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2345     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2346     TrueIfSigned = true;
2347     return RHS->getValue() == 
2348       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2349   default:
2350     return false;
2351   }
2352 }
2353
2354 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2355   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2356   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2357
2358   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2359     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2360
2361   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2362   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2363     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2364
2365       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2366       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2367         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2368           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2369             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2370                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2371
2372       if (CI->isZero())
2373         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2374       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2375         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2376       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2377         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2378
2379       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2380       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2381         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2382                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2383       }
2384     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2385       if (Op1F->isNullValue())
2386         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2387
2388       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2389       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2390       // We need a better interface for long double here.
2391       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2392         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2393           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2394     }
2395     
2396     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2397       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2398           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2399         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2400         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2401                                                      Op1, "tmp");
2402         InsertNewInstBefore(Add, I);
2403         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2404                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2405         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2406         
2407       }
2408
2409     // Try to fold constant mul into select arguments.
2410     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2411       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2412         return R;
2413
2414     if (isa<PHINode>(Op0))
2415       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2416         return NV;
2417   }
2418
2419   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2420     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2421       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2422
2423   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2424   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2425   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2426   // formed.
2427   CastInst *BoolCast = 0;
2428   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2429     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2430       BoolCast = CI;
2431   if (!BoolCast)
2432     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2433       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2434         BoolCast = CI;
2435   if (BoolCast) {
2436     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2437       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2438       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2439       bool TIS = false;
2440       
2441       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2442       // multiply into a shift/and combination.
2443       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2444           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2445           TIS) {
2446         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2447         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2448                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2449         Value *V =
2450           InsertNewInstBefore(
2451             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2452                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2453                                             ".mask"), I);
2454
2455         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2456         // or truncate to the multiply type.
2457         if (I.getType() != V->getType()) {
2458           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2459           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2460           Instruction::CastOps opcode = 
2461             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2462              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2463           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2464         }
2465
2466         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2467         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2468       }
2469     }
2470   }
2471
2472   return Changed ? &I : 0;
2473 }
2474
2475 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2476 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2477 /// used by the visitors to those instructions.
2478 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2479 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2480   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2481
2482   // undef / X -> 0
2483   if (isa<UndefValue>(Op0))
2484     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2485
2486   // X / undef -> undef
2487   if (isa<UndefValue>(Op1))
2488     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2489
2490   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2491   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2492     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2493     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2494     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2495     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2496     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2497     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2498       if (ST->isNullValue()) {
2499         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2500         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2501           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2502         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2503           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2504         else
2505           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2506         return &I;
2507       }
2508
2509     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2510     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2511       if (ST->isNullValue()) {
2512         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2513         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2514           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2515         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2516           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2517         else
2518           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2519         return &I;
2520       }
2521   }
2522
2523   return 0;
2524 }
2525
2526 /// This function implements the transforms common to both integer division
2527 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2528 /// division instructions.
2529 /// @brief Common integer divide transforms
2530 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2531   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2532
2533   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2534     return Common;
2535
2536   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2537     // div X, 1 == X
2538     if (RHS->equalsInt(1))
2539       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2540
2541     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2542     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2543       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2544         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2545           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2546                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2547         }
2548
2549     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2550       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2551         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2552           return R;
2553       if (isa<PHINode>(Op0))
2554         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2555           return NV;
2556     }
2557   }
2558
2559   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2560   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2561     if (LHS->equalsInt(0))
2562       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2563
2564   return 0;
2565 }
2566
2567 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2568   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2569
2570   // Handle the integer div common cases
2571   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2572     return Common;
2573
2574   // X udiv C^2 -> X >> C
2575   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2576   // if so, convert to a right shift.
2577   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2578     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2579       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2580                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2581   }
2582
2583   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2584   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2585     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2586         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2587       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2588       if (C1.isPowerOf2()) {
2589         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2590         const Type *NTy = N->getType();
2591         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2592           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2593           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2594         }
2595         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2596       }
2597     }
2598   }
2599   
2600   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2601   // where C1&C2 are powers of two.
2602   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2603     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2604       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2605         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2606         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2607           // Compute the shift amounts
2608           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2609           // Construct the "on true" case of the select
2610           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2611           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2612                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2613           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2614   
2615           // Construct the "on false" case of the select
2616           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2617           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2618                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2619           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2620
2621           // construct the select instruction and return it.
2622           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2623         }
2624       }
2625   return 0;
2626 }
2627
2628 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2629   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2630
2631   // Handle the integer div common cases
2632   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2633     return Common;
2634
2635   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2636     // sdiv X, -1 == -X
2637     if (RHS->isAllOnesValue())
2638       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2639
2640     // -X/C -> X/-C
2641     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2642       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2643   }
2644
2645   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2646   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2647   if (I.getType()->isInteger()) {
2648     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2649     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2650       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2651       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2652     }
2653   }      
2654   
2655   return 0;
2656 }
2657
2658 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2659   return commonDivTransforms(I);
2660 }
2661
2662 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2663 /// of some factor, return that factor.
2664 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2665   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2666     return CI;
2667   
2668   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2669   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2670   
2671   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2672   if (!I) return Result;
2673   
2674   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2675     // Handle multiplies by a constant, etc.
2676     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2677                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2678   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2679     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2680     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2681       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2682       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2683     }
2684   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2685     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2686       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2687       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2688       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2689         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2690                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2691     }
2692   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2693     // Only handle int->int casts.
2694     if (!CI->isIntegerCast())
2695       return Result;
2696     Value *Op = CI->getOperand(0);
2697     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2698   }    
2699   return Result;
2700 }
2701
2702 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2703 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2704 /// is used by the visitors to those instructions.
2705 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2706 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2707   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2708
2709   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2710   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2711     if (LHS->isNullValue())
2712       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2713
2714   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2715     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2716   if (isa<UndefValue>(Op1))
2717     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2718
2719   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2720   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2721     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2722     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2723     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2724     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2725     // simplified also.
2726     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2727       if (ST->isNullValue()) {
2728         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2729         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2730           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2731         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2732           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2733         else
2734           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2735         return &I;
2736       }
2737     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2738     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2739       if (ST->isNullValue()) {
2740         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2741         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2742           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2743         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2744           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2745         else
2746           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2747         return &I;
2748       }
2749   }
2750
2751   return 0;
2752 }
2753
2754 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2755 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2756 /// remainder instructions.
2757 /// @brief Common integer remainder transforms
2758 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2759   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2760
2761   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2762     return common;
2763
2764   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2765     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2766     if (RHS->equalsInt(0))
2767       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2768     
2769     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2770       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2771
2772     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2773       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2774         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2775           return R;
2776       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2777         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2778           return NV;
2779       }
2780       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2781       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2782         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2783     }
2784   }
2785
2786   return 0;
2787 }
2788
2789 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2790   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2791
2792   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2793     return common;
2794   
2795   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2796     // X urem C^2 -> X and C
2797     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2798     // if so, convert to a bitwise and.
2799     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2800       if (C->getValue().isPowerOf2())
2801         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2802   }
2803
2804   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2805     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2806     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2807         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2808       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2809         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2810         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2811                                                                    "tmp"), I);
2812         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2813       }
2814     }
2815   }
2816
2817   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2818   // where C1&C2 are powers of two.
2819   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2820     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2821       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2822         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2823         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2824             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2825           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2826             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2827           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2828             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2829           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2830         }
2831       }
2832   }
2833   
2834   return 0;
2835 }
2836
2837 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2838   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2839
2840   // Handle the integer rem common cases
2841   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2842     return common;
2843   
2844   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2845     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2846         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2847       // X % -Y -> X % Y
2848       AddUsesToWorkList(I);
2849       I.setOperand(1, RHSNeg);
2850       return &I;
2851     }
2852  
2853   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2854   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2855   if (I.getType()->isInteger()) {
2856     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2857     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2858       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2859       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2860     }
2861   }
2862
2863   return 0;
2864 }
2865
2866 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2867   return commonRemTransforms(I);
2868 }
2869
2870 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2871 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2872   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2873   if (!isSigned)
2874     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2875   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2876 }
2877
2878 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2879 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2880   if (!isSigned)
2881     return C->getValue() == 1; // unsigned
2882     
2883   // Calculate 1111111111000000000000
2884   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2885   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2886 }
2887
2888 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2889 // constant.
2890 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2891   return CI->getValue().isPowerOf2();
2892 }
2893
2894 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2895 // This is the same as lowones(~X).
2896 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2897   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2898 }
2899
2900 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2901 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2902 ///
2903 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2904 ///
2905 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2906 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2907 ///
2908 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2909 ///   0  A > B
2910 ///   1  A == B
2911 ///   2  A < B
2912 ///
2913 /// <=>  Value  Definition
2914 /// 000     0   Always false
2915 /// 001     1   A >  B
2916 /// 010     2   A == B
2917 /// 011     3   A >= B
2918 /// 100     4   A <  B
2919 /// 101     5   A != B
2920 /// 110     6   A <= B
2921 /// 111     7   Always true
2922 ///  
2923 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2924   switch (ICI->getPredicate()) {
2925     // False -> 0
2926   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2927   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2928   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2929   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2930   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2931   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2932   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2933   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2934   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2935   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2936     // True -> 7
2937   default:
2938     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2939     return 0;
2940   }
2941 }
2942
2943 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2944 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2945 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2946 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2947 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2948   switch (code) {
2949   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2950   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2951   case  1: 
2952     if (sign)
2953       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2954     else
2955       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2956   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2957   case  3: 
2958     if (sign)
2959       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2960     else
2961       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2962   case  4: 
2963     if (sign)
2964       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2965     else
2966       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2967   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2968   case  6: 
2969     if (sign)
2970       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2971     else
2972       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2973   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2974   }
2975 }
2976
2977 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2978   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2979     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2980      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2981     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2982      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2983 }
2984
2985 namespace { 
2986 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2987 struct FoldICmpLogical {
2988   InstCombiner &IC;
2989   Value *LHS, *RHS;
2990   ICmpInst::Predicate pred;
2991   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2992     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2993       pred(ICI->getPredicate()) {}
2994   bool shouldApply(Value *V) const {
2995     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2996       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2997         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2998                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2999     return false;
3000   }
3001   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3002     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3003     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3004       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3005       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3006     }
3007
3008     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3009     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3010     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3011     unsigned Code;
3012     switch (Log.getOpcode()) {
3013     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3014     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3015     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3016     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3017     }
3018
3019     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3020                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3021       
3022     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3023     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3024       return I;
3025     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3026     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3027   }
3028 };
3029 } // end anonymous namespace
3030
3031 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3032 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3033 // guaranteed to be a binary operator.
3034 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3035                                     ConstantInt *OpRHS,
3036                                     ConstantInt *AndRHS,
3037                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3038   Value *X = Op->getOperand(0);
3039   Constant *Together = 0;
3040   if (!Op->isShift())
3041     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3042
3043   switch (Op->getOpcode()) {
3044   case Instruction::Xor:
3045     if (Op->hasOneUse()) {
3046       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3047       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3048       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3049       And->takeName(Op);
3050       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3051     }
3052     break;
3053   case Instruction::Or:
3054     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3055       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3056
3057     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3058       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3059       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3060       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3061       Or->takeName(Op);
3062       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3063     }
3064     break;
3065   case Instruction::Add:
3066     if (Op->hasOneUse()) {
3067       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3068       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3069       // single bit constant.
3070       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3071
3072       // If there is only one bit set...
3073       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3074         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3075         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3076         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3077         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3078
3079         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3080         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3081           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3082           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3083           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3084           // no effect.
3085           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3086             TheAnd.setOperand(0, X);
3087             return &TheAnd;
3088           } else {
3089             // Pull the XOR out of the AND.
3090             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3091             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3092             NewAnd->takeName(Op);
3093             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3094           }
3095         }
3096       }
3097     }
3098     break;
3099
3100   case Instruction::Shl: {
3101     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3102     // the anded constant includes them, clear them now!
3103     //
3104     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3105     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3106     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3107     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3108
3109     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3110     // Masking out bits that the shift already masks
3111       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3112     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3113       TheAnd.setOperand(1, CI);
3114       return &TheAnd;
3115     }
3116     break;
3117   }
3118   case Instruction::LShr:
3119   {
3120     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3121     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3122     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3123     //
3124     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3125     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3126     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3127     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3128
3129     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3130     // Masking out bits that the shift already masks.
3131       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3132     } else if (CI != AndRHS) {
3133       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3134       return &TheAnd;
3135     }
3136     break;
3137   }
3138   case Instruction::AShr:
3139     // Signed shr.
3140     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3141     // with an and.
3142     if (Op->hasOneUse()) {
3143       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3144       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3145       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3146       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3147       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3148         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3149         // Make the argument unsigned.
3150         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3151         ShVal = InsertNewInstBefore(
3152             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3153                                    Op->getName()), TheAnd);
3154         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3155       }
3156     }
3157     break;
3158   }
3159   return 0;
3160 }
3161
3162
3163 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3164 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3165 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3166 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3167 /// insert new instructions.
3168 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3169                                            bool isSigned, bool Inside, 
3170                                            Instruction &IB) {
3171   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3172             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3173          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3174     
3175   if (Inside) {
3176     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3177       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3178
3179     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3180     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3181       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3182         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3183       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3184     }
3185
3186     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3187     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3188     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3189     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3190     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3191     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3192   }
3193
3194   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3195     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3196
3197   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3198   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3199   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3200     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3201         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3202     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3203   }
3204
3205   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3206   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3207   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3208   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3209   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3210   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3211   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3212 }
3213
3214 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3215 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3216 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3217 // not, since all 1s are not contiguous.
3218 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3219   const APInt& V = Val->getValue();
3220   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3221   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3222
3223   // look for the first zero bit after the run of ones
3224   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3225   // look for the first non-zero bit
3226   ME = V.getActiveBits(); 
3227   return true;
3228 }
3229
3230 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3231 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3232 /// the following xforms:
3233 /// 
3234 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3235 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3236 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3237 ///
3238 /// return (A +/- B).
3239 ///
3240 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3241                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3242                                         Instruction &I) {
3243   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3244   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3245       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3246
3247   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3248
3249   switch (LHSI->getOpcode()) {
3250   default: return 0;
3251   case Instruction::And:
3252     if (And(N, Mask) == Mask) {
3253       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3254       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3255            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3256           Mask->getValue().getBitWidth())
3257         break;
3258
3259       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3260       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3261       // is all N is, ignore it.
3262       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3263       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3264         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3265         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3266         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3267           break;
3268       }
3269     }
3270     return 0;
3271   case Instruction::Or:
3272   case Instruction::Xor:
3273     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3274     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3275          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3276         && And(N, Mask)->isZero())
3277       break;
3278     return 0;
3279   }
3280   
3281   Instruction *New;
3282   if (isSub)
3283     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3284   else
3285     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3286   return InsertNewInstBefore(New, I);
3287 }
3288
3289 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3290   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3291   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3292
3293   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3294     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3295
3296   // and X, X = X
3297   if (Op0 == Op1)
3298     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3299
3300   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3301   // purpose is to compute bits we don't care about.
3302   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3303     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3304     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3305     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3306                              KnownZero, KnownOne))
3307       return &I;
3308   } else {
3309     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3310       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3311         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3312     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3313       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3314     }
3315   }
3316   
3317   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3318     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3319     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3320
3321     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3322     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3323       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3324       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3325       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3326       switch (Op0I->getOpcode()) {
3327       case Instruction::Xor:
3328       case Instruction::Or:
3329         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3330         if (Op0I->hasOneUse()) {
3331           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3332             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3333             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3334                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3335             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3336             return BinaryOperator::create(
3337                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3338           }
3339           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3340               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3341             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3342             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3343                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3344             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3345             return BinaryOperator::create(
3346                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3347           }
3348         }
3349
3350         break;
3351       case Instruction::Add:
3352         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3353         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3354         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3355         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3356           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3357         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3358           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3359         break;
3360
3361       case Instruction::Sub:
3362         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3363         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3364         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3365         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3366           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3367         break;
3368       }
3369
3370       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3371         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3372           return Res;
3373     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3374       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3375       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3376       // frequently occurs for bitfield accesses.
3377       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3378         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3379             CastOp->getNumOperands() == 2)
3380           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3381             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3382               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3383               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3384               // This will fold the two constants together, which may allow 
3385               // other simplifications.
3386               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3387                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3388                 CastOp->getName()+".shrunk");
3389               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3390               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3391               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3392               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3393               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3394             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3395               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3396               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3397               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3398               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3399                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3400             }
3401       }
3402     }
3403
3404     // Try to fold constant and into select arguments.
3405     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3406       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3407         return R;
3408     if (isa<PHINode>(Op0))
3409       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3410         return NV;
3411   }
3412
3413   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3414   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3415
3416   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3417     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3418
3419   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3420   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3421     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3422                                                I.getName()+".demorgan");
3423     InsertNewInstBefore(Or, I);
3424     return BinaryOperator::createNot(Or);
3425   }
3426   
3427   {
3428     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3429     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3430       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3431         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3432     
3433       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3434       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3435         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3436           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3437       }
3438     }
3439     
3440     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3441       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3442         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3443
3444       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3445       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3446         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3447           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3448       }
3449     }
3450     
3451     if (Op0->hasOneUse() &&
3452         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3453       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3454         I.swapOperands();     // Simplify below
3455         std::swap(Op0, Op1);
3456       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3457         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3458         I.swapOperands();     // Simplify below
3459         std::swap(Op0, Op1);
3460       }
3461     }
3462     if (Op1->hasOneUse() &&
3463         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3464       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3465         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3466         std::swap(A, B);
3467       }
3468       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3469         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3470         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3471         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3472       }
3473     }
3474   }
3475   
3476   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3477     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3478     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3479       return R;
3480
3481     Value *LHSVal, *RHSVal;
3482     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3483     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3484     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3485       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3486         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3487             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3488             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3489             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3490             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3491             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3492             
3493             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3494             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3495              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3496                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3497           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3498           ICmpInst::Predicate GT;
3499           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3500               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3501                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3502             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3503           else
3504             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3505           
3506           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3507           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3508           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3509             std::swap(LHS, RHS);
3510             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3511             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3512           }
3513
3514           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3515           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3516           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3517           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3518           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3519           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3520           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3521
3522           switch (LHSCC) {
3523           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3524           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3525             switch (RHSCC) {
3526             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3527             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3528             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3529             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3530               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3531             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3532             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3533             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3534               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3535             }
3536           case ICmpInst::ICMP_NE:
3537             switch (RHSCC) {
3538             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3539             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3540               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3541                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3542               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3543             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3544               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3545                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3546               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3547             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3548             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3549             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3550               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3551             case ICmpInst::ICMP_NE:
3552               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3553                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3554                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3555                                                       LHSVal->getName()+".off");
3556                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3557                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3558                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3559               }
3560               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3561             }
3562             break;
3563           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3564             switch (RHSCC) {
3565             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3566             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3567             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3568               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3569             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3570               break;
3571             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3572             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3573               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3574             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3575               break;
3576             }
3577             break;
3578           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3579             switch (RHSCC) {
3580             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3581             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3582             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3583               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3584             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3585               break;
3586             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3587             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3588               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3589             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3590               break;
3591             }
3592             break;
3593           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3594             switch (RHSCC) {
3595             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3596             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3597               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3598             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3599               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3600             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3601               break;
3602             case ICmpInst::ICMP_NE:
3603               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3604                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3605               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3606             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3607               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3608                                      true, I);
3609             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3610               break;
3611             }
3612             break;
3613           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3614             switch (RHSCC) {
3615             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3616             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3617             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3618               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3619             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3620               break;
3621             case ICmpInst::ICMP_NE:
3622               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3623                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3624               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3625             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3626               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3627                                      true, I);
3628             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3629               break;
3630             }
3631             break;
3632           }
3633         }
3634   }
3635
3636   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3637   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3638     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3639       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3640         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3641         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3642             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3643             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3644                               I.getType(), TD) &&
3645             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3646                               I.getType(), TD)) {
3647           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3648                                                          Op1C->getOperand(0),
3649                                                          I.getName());
3650           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3651           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3652         }
3653       }
3654     
3655   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3656   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3657     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3658       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3659           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3660           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3661         Instruction *NewOp =
3662           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3663                                                         SI1->getOperand(0),
3664                                                         SI0->getName()), I);
3665         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3666                                       SI1->getOperand(1));
3667       }
3668   }
3669
3670   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3671   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3672     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3673       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3674           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3675         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3676           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3677             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3678             // false.
3679             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3680               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3681             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3682                                 RHS->getOperand(0));
3683           }
3684     }
3685   }
3686       
3687   return Changed ? &I : 0;
3688 }
3689
3690 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3691 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3692 /// yet, fill it in and return false.
3693 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3694   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3695   if (I == 0) return true;
3696
3697   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3698   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3699     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3700            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3701   
3702   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3703   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3704   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3705   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3706     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3707     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3708         8*(ByteValues.size()-1))
3709       return true;
3710     
3711     unsigned DestNo;
3712     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3713       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3714       DestNo = ByteValues.size()-1;
3715     } else {
3716       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3717       DestNo = 0;
3718     }
3719     
3720     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3721     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3722     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3723       return true;
3724     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3725     return false;
3726   }
3727   
3728   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3729   // don't have this.
3730   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3731   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3732   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3733       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3734     return true;
3735   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3736
3737   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3738   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3739       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3740     return true;
3741   
3742   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3743   unsigned DestByte;
3744   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3745     return true;
3746   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3747   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3748     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3749       break;
3750   // Unknown mask for bswap.
3751   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3752   
3753   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3754   unsigned SrcByte;
3755   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3756     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3757   else
3758     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3759   
3760   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3761   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3762     return true;
3763   
3764   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3765   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3766   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3767     return true;
3768   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3769   return false;
3770 }
3771
3772 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3773 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3774 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3775   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3776   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3777     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3778   
3779   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3780   /// defines each byte.
3781   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3782   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3783     
3784   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3785   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3786       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3787     return 0;
3788   
3789   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3790   Value *V = ByteValues[0];
3791   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3792   
3793   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3794   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3795     if (ByteValues[i] != V)
3796       return 0;
3797   const Type *Tys[] = { ITy };
3798   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3799   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3800   return new CallInst(F, V);
3801 }
3802
3803
3804 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3805   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3806   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3807
3808   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3809     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3810
3811   // or X, X = X
3812   if (Op0 == Op1)
3813     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3814
3815   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3816   // purpose is to compute bits we don't care about.
3817   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3818     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3819     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3820     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3821                              KnownZero, KnownOne))
3822       return &I;
3823   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3824     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3825   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3826     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3827       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3828   }
3829     
3830
3831   
3832   // or X, -1 == -1
3833   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3834     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3835     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3836     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3837       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3838       InsertNewInstBefore(Or, I);
3839       Or->takeName(Op0);
3840       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3841                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3842     }
3843
3844     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3845     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3846       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3847       InsertNewInstBefore(Or, I);
3848       Or->takeName(Op0);
3849       return BinaryOperator::createXor(Or,
3850                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3851     }
3852
3853     // Try to fold constant and into select arguments.
3854     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3855       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3856         return R;
3857     if (isa<PHINode>(Op0))
3858       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3859         return NV;
3860   }
3861
3862   Value *A = 0, *B = 0;
3863   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3864
3865   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3866     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3867       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3868   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3869     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3870       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3871
3872   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3873   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3874   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3875       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3876       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3877        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3878     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3879       return BSwap;
3880   }
3881   
3882   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3883   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3884       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3885     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3886     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3887     NOr->takeName(Op0);
3888     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3889   }
3890
3891   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3892   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3893       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3894     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3895     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3896     NOr->takeName(Op0);
3897     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3898   }
3899
3900   // (A & C)|(B & D)
3901   Value *C = 0, *D = 0;
3902   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3903       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3904     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3905     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3906     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3907     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3908       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3909       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3910       // replace with V+N.
3911       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3912         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3913             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3914           // Add commutes, try both ways.
3915           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3916             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3917           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3918             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3919         }
3920         // Or commutes, try both ways.
3921         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3922             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3923           // Add commutes, try both ways.
3924           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3925             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3926           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3927             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3928         }
3929       }
3930       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3931     }
3932     
3933     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3934     // terms for V1 & (V2|V3).
3935     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3936       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3937         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3938       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3939         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3940       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3941         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3942       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3943         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3944       
3945       if (V1) {
3946         Value *Or =
3947           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3948         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3949       }
3950     }
3951   }
3952   
3953   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3954   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3955     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3956       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3957           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3958           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3959         Instruction *NewOp =
3960         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3961                                                      SI1->getOperand(0),
3962                                                      SI0->getName()), I);
3963         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3964                                       SI1->getOperand(1));
3965       }
3966   }
3967
3968   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3969     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3970       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3971   } else {
3972     A = 0;
3973   }
3974   // Note, A is still live here!
3975   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3976     if (Op0 == B)
3977       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3978
3979     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3980     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3981       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3982                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3983       return BinaryOperator::createNot(And);
3984     }
3985   }
3986
3987   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3988   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3989     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3990       return R;
3991
3992     Value *LHSVal, *RHSVal;
3993     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3994     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3995     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3996       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3997         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3998             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3999             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4000             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4001             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4002             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4003             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4004             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4005           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4006           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4007           bool NeedsSwap;
4008           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4009             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4010           else
4011             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4012             
4013           if (NeedsSwap) {
4014             std::swap(LHS, RHS);
4015             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4016             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4017           }
4018
4019           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4020           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4021           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4022           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4023           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4024           // equal.
4025           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4026
4027           switch (LHSCC) {
4028           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4029           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4030             switch (RHSCC) {
4031             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4032             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4033               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4034                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4035                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4036                                                       LHSVal->getName()+".off");
4037                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4038                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4039                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4040               }
4041               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4042             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4043             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4044               break;
4045             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4046             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4047             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4048               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4049             }
4050             break;
4051           case ICmpInst::ICMP_NE:
4052             switch (RHSCC) {
4053             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4054             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4055             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4056             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4057               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4058             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4059             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4060             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4061               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4062             }
4063             break;
4064           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4065             switch (RHSCC) {
4066             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4067             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4068               break;
4069             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4070               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4071               // this can cause overflow.
4072               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4073                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4074               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4075                                      false, I);
4076             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4077               break;
4078             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4079             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4080               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4081             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4082               break;
4083             }
4084             break;
4085           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4086             switch (RHSCC) {
4087             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4088             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4089               break;
4090             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4091               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4092               // this can cause overflow.
4093               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4094                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4095               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4096                                      false, I);
4097             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4098               break;
4099             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4100             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4101               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4102             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4103               break;
4104             }
4105             break;
4106           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4107             switch (RHSCC) {
4108             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4109             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4110             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4111               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4112             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4113               break;
4114             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4115             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4116               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4117             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4118               break;
4119             }
4120             break;
4121           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4122             switch (RHSCC) {
4123             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4124             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4125             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4126               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4127             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4128               break;
4129             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4130             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4131               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4132             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4133               break;
4134             }
4135             break;
4136           }
4137         }
4138   }
4139     
4140   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4141   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4142     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4143       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4144         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4145         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4146             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4147             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4148                               I.getType(), TD) &&
4149             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4150                               I.getType(), TD)) {
4151           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4152                                                         Op1C->getOperand(0),
4153                                                         I.getName());
4154           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4155           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4156         }
4157       }
4158   }
4159   
4160     
4161   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4162   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4163     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4164       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4165           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4166         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4167           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4168             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4169             // true.
4170             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4171               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4172             
4173             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4174             // rest.
4175             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4176                                 RHS->getOperand(0));
4177           }
4178     }
4179   }
4180
4181   return Changed ? &I : 0;
4182 }
4183
4184 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4185 struct XorSelf {
4186   Value *RHS;
4187   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4188   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4189   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4190     return &Xor;
4191   }
4192 };
4193
4194
4195 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4196   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4197   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4198
4199   if (isa<UndefValue>(Op1))
4200     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4201
4202   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4203   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4204     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4205     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4206   }
4207   
4208   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4209   // purpose is to compute bits we don't care about.
4210   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4211     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4212     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4213     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4214                              KnownZero, KnownOne))
4215       return &I;
4216   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4217     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4218   }
4219
4220   // Is this a ~ operation?
4221   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4222     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4223     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4224     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4225       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4226           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4227         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4228         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4229           Instruction *NotY =
4230             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4231                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4232           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4233           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4234             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4235           else
4236             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4237         }
4238       }
4239     }
4240   }
4241   
4242   
4243   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4244     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4245     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4246       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4247         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4248                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4249
4250       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4251         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4252                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4253     }
4254
4255     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4256       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4257       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4258         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4259           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4260           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4261                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4262           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4263         }
4264           
4265       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4266         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4267           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4268           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4269             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4270             return BinaryOperator::createSub(
4271                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4272                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4273                                           Op0I->getOperand(0));
4274           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4275             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4276             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4277             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4278
4279           }
4280         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4281           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4282           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4283             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4284             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4285             // NewRHS.
4286             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4287             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4288                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4289             AddToWorkList(Op0I);
4290             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4291             I.setOperand(1, NewRHS);
4292             return &I;
4293           }
4294         }
4295     }
4296
4297     // Try to fold constant and into select arguments.
4298     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4299       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4300         return R;
4301     if (isa<PHINode>(Op0))
4302       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4303         return NV;
4304   }
4305
4306   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4307     if (X == Op1)
4308       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4309
4310   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4311     if (X == Op0)
4312       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4313
4314   
4315   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4316   if (Op1I) {
4317     Value *A, *B;
4318     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4319       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4320         Op1I->swapOperands();
4321         I.swapOperands();
4322         std::swap(Op0, Op1);
4323       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4324         I.swapOperands();     // Simplified below.
4325         std::swap(Op0, Op1);
4326       }
4327     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4328       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4329         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4330       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4331         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4332     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4333       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4334         Op1I->swapOperands();
4335         std::swap(A, B);
4336       }
4337       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4338         I.swapOperands();     // Simplified below.
4339         std::swap(Op0, Op1);
4340       }
4341     }
4342   }
4343   
4344   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4345   if (Op0I) {
4346     Value *A, *B;
4347     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4348       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4349         std::swap(A, B);
4350       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4351         Instruction *NotB =
4352           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4353         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4354       }
4355     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4356       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4357         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4358       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4359         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4360     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4361       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4362         std::swap(A, B);
4363       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4364           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4365         Instruction *N =
4366           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4367         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4368       }
4369     }
4370   }
4371   
4372   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4373   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4374       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4375       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4376       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4377     Instruction *NewOp =
4378       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4379                                                     Op1I->getOperand(0),
4380                                                     Op0I->getName()), I);
4381     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4382                                   Op1I->getOperand(1));
4383   }
4384     
4385   if (Op0I && Op1I) {
4386     Value *A, *B, *C, *D;
4387     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4388     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4389         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4390       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4391         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4392     }
4393     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4394     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4395         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4396       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4397         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4398     }
4399     
4400     // (A & B)^(C & D)
4401     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4402         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4403         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4404       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4405       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4406       if (A == C)
4407         X = A, Y = B, Z = D;
4408       else if (A == D)
4409         X = A, Y = B, Z = C;
4410       else if (B == C)
4411         X = B, Y = A, Z = D;
4412       else if (B == D)
4413         X = B, Y = A, Z = C;
4414       
4415       if (X) {
4416         Instruction *NewOp =
4417         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4418         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4419       }
4420     }
4421   }
4422     
4423   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4424   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4425     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4426       return R;
4427
4428   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4429   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4430     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4431       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4432         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4433         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4434             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4435             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4436                               I.getType(), TD) &&
4437             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4438                               I.getType(), TD)) {
4439           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4440                                                          Op1C->getOperand(0),
4441                                                          I.getName());
4442           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4443           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4444         }
4445       }
4446   }
4447   return Changed ? &I : 0;
4448 }
4449
4450 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4451 /// overflowed for this type.
4452 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4453                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4454   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4455
4456   if (IsSigned)
4457     if (In2->getValue().isNegative())
4458       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4459     else
4460       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4461   else
4462     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4463 }
4464
4465 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4466 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4467 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4468 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4469   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4470   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4471   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4472   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4473
4474   // Build a mask for high order bits.
4475   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4476   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4477
4478   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4479     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4480     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4481     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4482       if (OpC->isZero()) continue;
4483       
4484       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4485       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4486         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4487         
4488         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4489           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4490         else
4491           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4492                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4493                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4494                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4495         continue;
4496       }
4497       
4498       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4499       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4500       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4501       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4502         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4503       else {
4504         // Emit an add instruction.
4505         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4506            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4507                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4508       }
4509       continue;
4510     }
4511     // Convert to correct type.
4512     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4513       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4514         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4515       else
4516         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4517                                                  Op->getName()+".c"), I);
4518     }
4519     if (Size != 1) {
4520       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4521       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4522         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4523       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4524         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4525                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4526     }
4527
4528     // Emit an add instruction.
4529     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4530       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4531                                     cast<Constant>(Result));
4532     else
4533       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4534                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4535   }
4536   return Result;
4537 }
4538
4539 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4540 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4541 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4542                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4543                                        Instruction &I) {
4544   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4545
4546   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4547     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4548       RHS = CI->getOperand(0);
4549
4550   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4551   if (PtrBase == RHS) {
4552     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4553     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4554     // each index is zero or not.
4555     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4556       Instruction *InVal = 0;
4557       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4558       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4559         bool EmitIt = true;
4560         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4561           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4562             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4563           if (C->isNullValue())
4564             EmitIt = false;
4565           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4566             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4567           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4568             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4569                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4570                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4571         }
4572
4573         if (EmitIt) {
4574           Instruction *Comp =
4575             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4576                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4577           if (InVal == 0)
4578             InVal = Comp;
4579           else {
4580             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4581             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4582             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4583               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4584             else                              // True if all are equal
4585               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4586           }
4587         }
4588       }
4589
4590       if (InVal)
4591         return InVal;
4592       else
4593         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4594         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4595                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4596     }
4597
4598     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4599     // the result to fold to a constant!
4600     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4601       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4602       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4603       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4604                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4605     }
4606   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4607     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4608     // compare the base pointer.
4609     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4610       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4611       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4612                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4613       if (IndicesTheSame)
4614         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4615           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4616             IndicesTheSame = false;
4617             break;
4618           }
4619
4620       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4621       if (IndicesTheSame)
4622         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4623                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4624
4625       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4626       // different, bail out.
4627       return 0;
4628     }
4629
4630     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4631     bool AllZeros = true;
4632     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4633       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4634           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4635         AllZeros = false;
4636         break;
4637       }
4638     if (AllZeros)
4639       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4640                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4641
4642     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4643     AllZeros = true;
4644     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4645       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4646           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4647         AllZeros = false;
4648         break;
4649       }
4650     if (AllZeros)
4651       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4652
4653     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4654       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4655       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4656       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4657       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4658         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4659           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4660                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4661             // Irreconcilable differences.
4662             NumDifferences = 2;
4663             break;
4664           } else {
4665             if (NumDifferences++) break;
4666             DiffOperand = i;
4667           }
4668         }
4669
4670       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4671         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4672                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4673                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4674
4675       else if (NumDifferences == 1) {
4676         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4677         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4678         // Make sure we do a signed comparison here.
4679         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4680       }
4681     }
4682
4683     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4684     // the result to fold to a constant!
4685     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4686         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4687       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4688       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4689       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4690       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4691     }
4692   }
4693   return 0;
4694 }
4695
4696 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4697   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4698   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4699
4700   // Fold trivial predicates.
4701   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4702     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4703   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4704     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4705   
4706   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4707   if (Op0 == Op1) {
4708     switch (I.getPredicate()) {
4709     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4710     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4711     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4712     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4713       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4714     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4715     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4716     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4717       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4718       
4719     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4720     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4721     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4722     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4723       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4724       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4725       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4726       return &I;
4727       
4728     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4729     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4730     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4731     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4732       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4733       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4734       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4735       return &I;
4736     }
4737   }
4738     
4739   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4740     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4741
4742   // Handle fcmp with constant RHS
4743   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4744     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4745       switch (LHSI->getOpcode()) {
4746       case Instruction::PHI:
4747         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4748           return NV;
4749         break;
4750       case Instruction::Select:
4751         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4752         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4753         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4754         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4755         if (LHSI->hasOneUse()) {
4756           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4757             // Fold the known value into the constant operand.
4758             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4759             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4760             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4761                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4762                                                       I.getName()), I);
4763           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4764             // Fold the known value into the constant operand.
4765             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4766             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4767             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4768                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4769                                                       I.getName()), I);
4770           }
4771         }
4772
4773         if (Op1)
4774           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4775         break;
4776       }
4777   }
4778
4779   return Changed ? &I : 0;
4780 }
4781
4782 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4783   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4784   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4785   const Type *Ty = Op0->getType();
4786
4787   // icmp X, X
4788   if (Op0 == Op1)
4789     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4790                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4791
4792   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4793     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4794   
4795   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4796   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4797   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4798        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4799       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4800        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4801     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4802                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4803
4804   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4805   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4806     switch (I.getPredicate()) {
4807     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4808     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4809       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4810       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4811       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4812     }
4813     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4814       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4815
4816     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4817     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4818       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4819       // FALL THROUGH
4820     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4821     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4822       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4823       InsertNewInstBefore(Not, I);
4824       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4825     }
4826     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4827     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4828       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4829       // FALL THROUGH
4830     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4831     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4832       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4833       InsertNewInstBefore(Not, I);
4834       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4835     }
4836     }
4837   }
4838
4839   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4840   // can be folded into the comparison.
4841   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4842       Value *A, *B;
4843     
4844     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
4845     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
4846         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4847       // (icmp cond A B) if cond is equality
4848       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
4849     }
4850     
4851     switch (I.getPredicate()) {
4852     default: break;
4853     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4854       if (CI->isMinValue(false))
4855         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4856       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4857         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4858       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4859         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4860       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4861       if (CI->isMinValue(true))
4862         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4863                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4864           
4865       break;
4866
4867     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4868       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4869         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4870       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4871         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4872       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4873         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4874       break;
4875
4876     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4877       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4878         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4879       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4880         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4881       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4882         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4883         
4884       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4885       if (CI->isMaxValue(true))
4886         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4887                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4888       break;
4889
4890     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4891       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4892         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4893       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4894         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4895       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4896         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4897       break;
4898
4899     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4900       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4901         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4902       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4903         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4904       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4905         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4906       break;
4907
4908     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4909       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4910         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4911       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4912         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4913       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4914         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4915       break;
4916
4917     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4918       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4919         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4920       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4921         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4922       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4923         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4924       break;
4925
4926     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4927       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4928         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4929       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4930         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4931       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4932         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4933       break;
4934     }
4935
4936     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4937     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4938     // already been handled above, this requires little checking.
4939     //
4940     switch (I.getPredicate()) {
4941     default: break;
4942     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4943       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4944     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4945       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4946     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4947       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4948     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4949       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4950     }
4951     
4952     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4953     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4954     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4955     
4956     bool UnusedBit;
4957     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4958     
4959     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4960     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4961     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4962                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4963                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4964                              KnownZero, KnownOne, 0))
4965       return &I;
4966         
4967     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4968     // in.
4969     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4970       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4971       // EQ and NE we use unsigned values.
4972       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4973       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4974       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4975         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4976                                                Max);
4977       } else {
4978         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4979                                                  Max);
4980       }
4981       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4982       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4983       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4984         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4985           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4986         break;
4987       case ICmpInst::ICMP_NE:
4988         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4989           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4990         break;
4991       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4992         if (Max.ult(RHSVal))
4993           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4994         if (Min.uge(RHSVal))
4995           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4996         break;
4997       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4998         if (Min.ugt(RHSVal))
4999           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5000         if (Max.ule(RHSVal))
5001           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5002         break;
5003       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5004         if (Max.slt(RHSVal))
5005           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5006         if (Min.sgt(RHSVal))
5007           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5008         break;
5009       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5010         if (Min.sgt(RHSVal))
5011           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5012         if (Max.sle(RHSVal))
5013           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5014         break;
5015       }
5016     }
5017           
5018     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5019     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5020     // instruction can be folded into the icmp 
5021     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5022       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5023         return Res;
5024   }
5025
5026   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5027   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5028     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5029       switch (LHSI->getOpcode()) {
5030       case Instruction::GetElementPtr:
5031         if (RHSC->isNullValue()) {
5032           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5033           bool isAllZeros = true;
5034           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5035             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5036                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5037               isAllZeros = false;
5038               break;
5039             }
5040           if (isAllZeros)
5041             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5042                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5043         }
5044         break;
5045
5046       case Instruction::PHI:
5047         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5048           return NV;
5049         break;
5050       case Instruction::Select: {
5051         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5052         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5053         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5054         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5055         if (LHSI->hasOneUse()) {
5056           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5057             // Fold the known value into the constant operand.
5058             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5059             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5060             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5061                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5062                                                    I.getName()), I);
5063           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5064             // Fold the known value into the constant operand.
5065             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5066             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5067             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5068                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5069                                                    I.getName()), I);
5070           }
5071         }
5072
5073         if (Op1)
5074           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5075         break;
5076       }
5077       case Instruction::Malloc:
5078         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5079         // can assume it is successful and remove the malloc.
5080         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5081           AddToWorkList(LHSI);
5082           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5083                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5084         }
5085         break;
5086       }
5087   }
5088
5089   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5090   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5091     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5092       return NI;
5093   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5094     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5095                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5096       return NI;
5097
5098   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5099   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5100   // now.
5101   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5102     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5103         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5104       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5105       // operand, where it can often be eliminated completely.
5106       Op0 = CI->getOperand(0);
5107
5108       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5109       // so eliminate it as well.
5110       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5111         Op1 = CI2->getOperand(0);
5112
5113       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5114       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5115         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5116           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5117         } else {
5118           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5119           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5120         }
5121       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5122     }
5123   }
5124   
5125   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5126     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5127     // This comes up when you have code like
5128     //   int X = A < B;
5129     //   if (X) ...
5130     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5131     // with a constant or another cast from the same type.
5132     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5133       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5134         return R;
5135   }
5136   
5137   if (I.isEquality()) {
5138     Value *A, *B, *C, *D;
5139     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5140       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5141         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5142         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5143                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5144       }
5145
5146       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5147         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5148         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5149           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5150             if (Op1->hasOneUse()) {
5151               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5152               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5153               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5154                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5155             }
5156         
5157         // A^B == A^D -> B == D
5158         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5159         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5160         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5161         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5162       }
5163     }
5164     
5165     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5166         (A == Op0 || B == Op0)) {
5167       // A == (A^B)  ->  B == 0
5168       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5169       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5170                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5171     }
5172     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5173       // (A-B) == A  ->  B == 0
5174       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5175                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5176     }
5177     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5178       // A == (A-B)  ->  B == 0
5179       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5180                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5181     }
5182     
5183     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5184     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5185         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5186         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5187       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5188       
5189       if (A == C) {
5190         X = B; Y = D; Z = A;
5191       } else if (A == D) {
5192         X = B; Y = C; Z = A;
5193       } else if (B == C) {
5194         X = A; Y = D; Z = B;
5195       } else if (B == D) {
5196         X = A; Y = C; Z = B;
5197       }
5198       
5199       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5200         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5201         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5202         I.setOperand(0, Op1);
5203         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5204         return &I;
5205       }
5206     }
5207   }
5208   return Changed ? &I : 0;
5209 }
5210
5211
5212 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5213 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5214 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5215                                           ConstantInt *DivRHS) {
5216   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5217   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5218   
5219   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5220   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5221   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5222   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5223   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5224   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5225   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5226   // if it finds it. 
5227   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5228   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5229     return 0;
5230   if (DivRHS->isZero())
5231     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5232
5233   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5234   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5235   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5236   // instead of computing a divide. 
5237   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5238
5239   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5240   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5241   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5242   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5243                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5244
5245   // Get the ICmp opcode
5246   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5247
5248   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5249   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5250   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5251   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5252   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5253   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5254   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5255   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5256   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5257   
5258   
5259   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5260     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5261     LoBound = Prod;
5262     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5263     if (!HiOverflow)
5264       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5265   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5266     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5267       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5268       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5269       HiBound = DivRHS;
5270     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5271       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5272       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5273       if (!HiOverflow)
5274         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5275     } else {                       // (X / pos) op neg
5276       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5277       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5278       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5279                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5280       HiBound = AddOne(Prod);
5281       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5282     }
5283   } else {                         // Divisor is < 0.
5284     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5285       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5286       LoBound = AddOne(DivRHS);
5287       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5288       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5289         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5290         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5291       }
5292     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5293       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5294       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5295       if (!LoOverflow)
5296         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5297       HiBound = AddOne(Prod);
5298     } else {                       // (X / neg) op neg
5299       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5300       LoBound = Prod;
5301       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5302       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5303     }
5304     
5305     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5306     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5307   }
5308
5309   Value *X = DivI->getOperand(0);
5310   switch (Pred) {
5311   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5312   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5313     if (LoOverflow && HiOverflow)
5314       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5315     else if (HiOverflow)
5316       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5317                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5318     else if (LoOverflow)
5319       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5320                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5321     else
5322       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5323   case ICmpInst::ICMP_NE:
5324     if (LoOverflow && HiOverflow)
5325       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5326     else if (HiOverflow)
5327       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5328                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5329     else if (LoOverflow)
5330       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5331                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5332     else
5333       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5334   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5335   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5336     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5337       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5338     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5339       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5340     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5341   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5342   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5343     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5344       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5345     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5346       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5347     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5348       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5349     else
5350       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5351   }
5352 }
5353
5354
5355 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5356 ///
5357 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5358                                                           Instruction *LHSI,
5359                                                           ConstantInt *RHS) {
5360   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5361   
5362   switch (LHSI->getOpcode()) {
5363   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5364     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5365       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5366       // fold the xor.
5367       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5368           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5369         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5370         
5371         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5372         // the operation, just stop using the Xor.
5373         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5374           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5375           AddToWorkList(LHSI);
5376           return &ICI;
5377         }
5378         
5379         // Was the old condition true if the operand is positive?
5380         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5381         
5382         // If so, the new one isn't.
5383         isTrueIfPositive ^= true;
5384         
5385         if (isTrueIfPositive)
5386           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5387         else
5388           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5389       }
5390     }
5391     break;
5392   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5393     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5394         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5395       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5396       
5397       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5398       // and/compare to be the input width without changing the value
5399       // produced, eliminating a cast.
5400       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5401         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5402         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5403         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5404         // bit would not work.
5405         if (Cast->hasOneUse() &&
5406             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5407              RHSV.isPositive())) {
5408           uint32_t BitWidth = 
5409             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5410           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5411           NewCST.zext(BitWidth);
5412           APInt NewCI = RHSV;
5413           NewCI.zext(BitWidth);
5414           Instruction *NewAnd = 
5415             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5416                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5417           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5418           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5419                               ConstantInt::get(NewCI));
5420         }
5421       }
5422       
5423       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5424       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5425       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5426       // access.
5427       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5428       if (Shift && !Shift->isShift())
5429         Shift = 0;
5430       
5431       ConstantInt *ShAmt;
5432       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5433       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5434       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5435       
5436       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5437       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5438       // rights, as they sign-extend.
5439       if (ShAmt) {
5440         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5441         if (!CanFold) {
5442           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5443           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5444           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5445           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5446           
5447           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5448           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5449                AndCST->getValue()) == 0)
5450             CanFold = true;
5451         }
5452         
5453         if (CanFold) {
5454           Constant *NewCst;
5455           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5456             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5457           else
5458             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5459           
5460           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5461           // compared.
5462           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5463             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5464             // As a special case, check to see if this means that the
5465             // result is always true or false now.
5466             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5467               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5468             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5469               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5470           } else {
5471             ICI.setOperand(1, NewCst);
5472             Constant *NewAndCST;
5473             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5474               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5475             else
5476               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5477             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5478             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5479             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5480             AddUsesToWorkList(ICI);
5481             return &ICI;
5482           }
5483         }
5484       }
5485       
5486       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5487       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5488       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5489       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5490           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5491           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5492         // Compute C << Y.
5493         Value *NS;
5494         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5495           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5496                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5497         } else {
5498           // Insert a logical shift.
5499           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5500                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5501         }
5502         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5503         
5504         // Compute X & (C << Y).
5505         Instruction *NewAnd = 
5506           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5507         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5508         
5509         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5510         return &ICI;
5511       }
5512     }
5513     break;
5514     
5515   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5516     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5517     if (!ShAmt) break;
5518     
5519     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5520     
5521     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5522     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5523     // simplified.
5524     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5525       break;
5526     
5527     if (ICI.isEquality()) {
5528       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5529       // comparison cannot succeed.
5530       Constant *Comp =
5531         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5532       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5533         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5534         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5535         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5536       }
5537       
5538       if (LHSI->hasOneUse()) {
5539         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5540         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5541         Constant *Mask =
5542           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5543         
5544         Instruction *AndI =
5545           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5546                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5547         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5548         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5549                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5550       }
5551     }
5552     
5553     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5554     bool TrueIfSigned = false;
5555     if (LHSI->hasOneUse() &&
5556         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5557       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5558       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5559                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5560       Instruction *AndI =
5561         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5562                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5563       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5564       
5565       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5566                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5567     }
5568     break;
5569   }
5570     
5571   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5572   case Instruction::AShr: {
5573     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5574     if (!ShAmt) break;
5575
5576     if (ICI.isEquality()) {
5577       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5578       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5579       // simplified.
5580       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5581       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5582         break;
5583       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5584       
5585       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5586       // comparison cannot succeed.
5587       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5588       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5589         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5590       else
5591         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5592       
5593       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5594         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5595         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5596         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5597       }
5598       
5599       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5600         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5601         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5602         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5603         
5604         Instruction *AndI =
5605           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5606                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5607         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5608         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5609                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5610       }
5611     }
5612     break;
5613   }
5614     
5615   case Instruction::SDiv:
5616   case Instruction::UDiv:
5617     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5618     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5619     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5620     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5621     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5622     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5623     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5624       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5625                                           DivRHS))
5626         return R;
5627     break;
5628   }
5629   
5630   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5631   if (ICI.isEquality()) {
5632     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5633     
5634     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5635     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5636     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5637       switch (BO->getOpcode()) {
5638       case Instruction::SRem:
5639         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5640         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5641           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5642           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5643             Instruction *NewRem =
5644               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5645                                          BO->getName());
5646             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5647             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5648                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5649           }
5650         }
5651         break;
5652       case Instruction::Add:
5653         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5654         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5655           if (BO->hasOneUse())
5656             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5657                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5658         } else if (RHSV == 0) {
5659           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5660           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5661           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5662           
5663           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5664             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5665           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5666             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5667           else if (BO->hasOneUse()) {
5668             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5669             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5670             Neg->takeName(BO);
5671             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5672           }
5673         }
5674         break;
5675       case Instruction::Xor:
5676         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5677         // the explicit xor.
5678         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5679           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5680                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5681         
5682         // FALLTHROUGH
5683       case Instruction::Sub:
5684         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5685         if (RHSV == 0)
5686           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5687                               BO->getOperand(1));
5688         break;
5689         
5690       case Instruction::Or:
5691         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5692         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5693         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5694           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5695           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5696             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5697                                                              isICMP_NE));
5698         }
5699         break;
5700         
5701       case Instruction::And:
5702         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5703           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5704           // comparison can never succeed!
5705           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5706             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5707                                                              isICMP_NE));
5708           
5709           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5710           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5711             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5712                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5713                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5714           
5715           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5716           if (isSignBit(BOC)) {
5717             Value *X = BO->getOperand(0);
5718             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5719             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5720               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5721             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5722           }
5723           
5724           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5725           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5726             Value *X = BO->getOperand(0);
5727             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5728             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5729               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5730             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5731           }
5732         }
5733       default: break;
5734       }
5735     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5736       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5737       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5738         AddToWorkList(II);
5739         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5740         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5741         return &ICI;
5742       }
5743     }
5744   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5745             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5746             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5747     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5748       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5749       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5750       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5751       if (SrcTy->isInteger() && 
5752           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5753         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5754         // smaller constant values.
5755         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5756           // X u< 128 => X s> -1
5757           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5758                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5759         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5760                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5761           // X u> 127 => X s< 0
5762           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5763                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5764         }
5765       }
5766     }
5767   }
5768   return 0;
5769 }
5770
5771 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5772 /// We only handle extending casts so far.
5773 ///
5774 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5775   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5776   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5777   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5778   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5779   Value *RHSCIOp;
5780
5781   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5782   // integer type is the same size as the pointer type.
5783   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5784       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5785          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5786     Value *RHSOp = 0;
5787     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5788       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5789     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5790       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5791       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5792       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5793         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5794                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5795     }
5796
5797     if (RHSOp)
5798       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5799   }
5800   
5801   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5802   // Enforce this.
5803   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5804       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5805     return 0;
5806
5807   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5808   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5809
5810   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5811     // Not an extension from the same type?
5812     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5813     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5814       return 0;
5815     
5816     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5817     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5818     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5819       return 0;
5820
5821     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5822     // then we can't handle this.
5823     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5824       return 0;
5825     
5826     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5827     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5828   }
5829
5830   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5831   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5832   if (!CI)
5833     return 0;
5834
5835   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5836   // reextended to DestTy.
5837   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5838   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5839
5840   // If the re-extended constant didn't change...
5841   if (Res2 == CI) {
5842     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5843     // For example, we might have:
5844     //    %A = sext short %X to uint
5845     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5846     // It is incorrect to transform this into 
5847     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5848     // because %A may have negative value. 
5849     //
5850     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5851     // OR operation is EQ/NE.
5852     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5853       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5854     else
5855       return 0;
5856   }
5857
5858   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5859   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5860
5861   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5862   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5863   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5864     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5865   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5866     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5867
5868   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5869   // should have been folded away previously and not enter in here.
5870   Value *Result;
5871   if (isSignedCmp) {
5872     // We're performing a signed comparison.
5873     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5874       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5875     else
5876       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5877   } else {
5878     // We're performing an unsigned comparison.
5879     if (isSignedExt) {
5880       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5881       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5882       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5883       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5884                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5885     } else {
5886       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5887       Result = ConstantInt::getTrue();
5888     }
5889   }
5890
5891   // Finally, return the value computed.
5892   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5893       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5894     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5895   } else {
5896     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5897             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5898            "ICmp should be folded!");
5899     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5900       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5901     else
5902       return BinaryOperator::createNot(Result);
5903   }
5904 }
5905
5906 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5907   return commonShiftTransforms(I);
5908 }
5909
5910 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5911   return commonShiftTransforms(I);
5912 }
5913
5914 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5915   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
5916     return R;
5917   
5918   Value *Op0 = I.getOperand(0);
5919   
5920   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5921   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5922     if (CSI->isAllOnesValue())
5923       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5924   
5925   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5926   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5927                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
5928     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
5929   
5930   return 0;
5931 }
5932
5933 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5934   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5935   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5936
5937   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5938   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5939   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5940       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5941     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5942   
5943   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5944     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5945       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5946     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5947       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5948   }
5949   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5950     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5951       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5952     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5953       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5954   }
5955
5956   // Try to fold constant and into select arguments.
5957   if (isa<Constant>(Op0))
5958     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5959       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5960         return R;
5961
5962   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5963     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5964       return Res;
5965   return 0;
5966 }
5967
5968 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5969                                                BinaryOperator &I) {
5970   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5971
5972   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5973   // purpose is to compute bits we don't care about.
5974   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5975   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5976   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5977                            KnownZero, KnownOne))
5978     return &I;
5979   
5980   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5981   // of a signed value.
5982   //
5983   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5984     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5985       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5986     else {
5987       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5988       return &I;
5989     }
5990   }
5991   
5992   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5993   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5994     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5995       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5996         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5997                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5998   
5999   // Try to fold constant and into select arguments.
6000   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6001     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6002       return R;
6003   if (isa<PHINode>(Op0))
6004     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6005       return NV;
6006   
6007   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6008   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6009     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6010     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6011     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6012     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6013     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6014     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6015     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6016         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6017       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6018       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6019       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6020                                                 I.getName());
6021       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6022
6023       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6024       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6025       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6026       // other xforms later if dead.
6027       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6028       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6029       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6030       
6031       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6032       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6033       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6034       // mask as appropriate.
6035       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6036         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6037       else {
6038         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6039         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6040       }
6041
6042       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6043                                                    TI->getName());
6044       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6045
6046       // Return the value truncated to the interesting size.
6047       return new TruncInst(And, I.getType());
6048     }
6049   }
6050   
6051   if (Op0->hasOneUse()) {
6052     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6053       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6054       Value *V1, *V2;
6055       ConstantInt *CC;
6056       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6057         default: break;
6058         case Instruction::Add:
6059         case Instruction::And:
6060         case Instruction::Or:
6061         case Instruction::Xor: {
6062           // These operators commute.
6063           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6064           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6065               match(Op0BO->getOperand(1),
6066                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6067             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6068                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6069                                             Op0BO->getName());
6070             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6071             Instruction *X = 
6072               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6073                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6074             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6075             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6076             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6077                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6078           }
6079           
6080           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6081           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6082           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6083               match(Op0BOOp1, 
6084                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6085               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6086               V2 == Op1) {
6087             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6088                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6089                                                      Op0BO->getName());
6090             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6091             Instruction *XM =
6092               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6093                                         V1->getName()+".mask");
6094             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6095             
6096             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6097           }
6098         }
6099           
6100         // FALL THROUGH.
6101         case Instruction::Sub: {
6102           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6103           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6104               match(Op0BO->getOperand(0),
6105                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6106             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6107                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6108                                                      Op0BO->getName());
6109             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6110             Instruction *X =
6111               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6112                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6113             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6114             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6115             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6116                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6117           }
6118           
6119           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6120           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6121               match(Op0BO->getOperand(0),
6122                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6123                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6124               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6125                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6126             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6127                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6128                                                      Op0BO->getName());
6129             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6130             Instruction *XM =
6131               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6132                                         V1->getName()+".mask");
6133             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6134             
6135             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6136           }
6137           
6138           break;
6139         }
6140       }
6141       
6142       
6143       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6144       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6145       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6146         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6147         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6148         
6149         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6150           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6151           case Instruction::Add:
6152             isValid = isLeftShift;
6153             break;
6154           case Instruction::Or:
6155           case Instruction::Xor:
6156             highBitSet = false;
6157             break;
6158           case Instruction::And:
6159             highBitSet = true;
6160             break;
6161         }
6162         
6163         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6164         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6165         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6166         // the constant which would cause it to be modified for this
6167         // operation.
6168         //
6169         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6170           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6171         
6172         if (isValid) {
6173           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6174           
6175           Instruction *NewShift =
6176             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6177           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6178           NewShift->takeName(Op0BO);
6179           
6180           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6181                                         NewRHS);
6182         }
6183       }
6184     }
6185   }
6186   
6187   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6188   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6189   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6190     ShiftOp = 0;
6191   
6192   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6193     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6194     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6195     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6196     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6197     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6198     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6199     
6200     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6201     if (AmtSum > TypeBits)
6202       AmtSum = TypeBits;
6203     
6204     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6205     
6206     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6207     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6208       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6209                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6210     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6211                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6212       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6213       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6214     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6215                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6216       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6217       Instruction *Shift =
6218         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6219       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6220
6221       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6222       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6223     }
6224     
6225     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6226     // right.  See if the amounts are equal.
6227     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6228       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6229       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6230         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6231         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6232       }
6233       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6234       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6235         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6236         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6237       }
6238       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6239       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6240       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6241       // generators.
6242       const Type *SExtType = 0;
6243       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6244       case 1  :
6245       case 8  :
6246       case 16 :
6247       case 32 :
6248       case 64 :
6249       case 128:
6250         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6251         break;
6252       default: break;
6253       }
6254       if (SExtType) {
6255         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6256         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6257         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6258       }
6259       // Otherwise, we can't handle it yet.
6260     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6261       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6262       
6263       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6264       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6265         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6266                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6267         Instruction *Shift =
6268           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6269         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6270         
6271         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6272         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6273       }
6274       
6275       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6276       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6277         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6278         Instruction *Shift =
6279           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6280         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6281         
6282         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6283         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6284       }
6285       
6286       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6287     } else {
6288       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6289       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6290
6291       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6292       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6293         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6294                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6295         Instruction *Shift =
6296           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6297                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6298         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6299         
6300         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6301         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6302       }
6303       
6304       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6305       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6306         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6307         Instruction *Shift =
6308           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6309         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6310         
6311         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6312         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6313       }
6314       
6315       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6316     }
6317   }
6318   return 0;
6319 }
6320
6321
6322 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6323 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6324 /// X*Scale+Offset.
6325 ///
6326 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6327                                         int &Offset) {
6328   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6329   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6330     Offset = CI->getZExtValue();
6331     Scale  = 0;
6332     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6333   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6334     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6335       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6336         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6337         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6338         Offset = 0;
6339         return I->getOperand(0);
6340       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6341         // This value is scaled by 'RHS'.
6342         Scale = RHS->getZExtValue();
6343         Offset = 0;
6344         return I->getOperand(0);
6345       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6346         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6347         // where C1 is divisible by C2.
6348         unsigned SubScale;
6349         Value *SubVal = 
6350           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6351         Offset += RHS->getZExtValue();
6352         Scale = SubScale;
6353         return SubVal;
6354       }
6355     }
6356   }
6357
6358   // Otherwise, we can't look past this.
6359   Scale = 1;
6360   Offset = 0;
6361   return Val;
6362 }
6363
6364
6365 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6366 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6367 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6368                                                    AllocationInst &AI) {
6369   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6370   
6371   // Remove any uses of AI that are dead.
6372   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6373   
6374   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6375     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6376     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6377       while (UI != E && *UI == User)
6378         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6379       
6380       ++NumDeadInst;
6381       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6382       EraseInstFromFunction(*User);
6383     }
6384   }
6385   
6386   // Get the type really allocated and the type casted to.
6387   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6388   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6389   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6390
6391   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6392   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6393   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6394
6395   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6396   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6397   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6398   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6399
6400   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6401   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6402   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6403
6404   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6405   // size argument.
6406   unsigned ArraySizeScale;
6407   int ArrayOffset;
6408   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6409     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6410  
6411   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6412   // do the xform.
6413   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6414       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6415
6416   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6417   Value *Amt = 0;
6418   if (Scale == 1) {
6419     Amt = NumElements;
6420   } else {
6421     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6422     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6423     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6424       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6425     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6426     else if (Scale != 1) {
6427       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6428       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6429     }
6430   }
6431   
6432   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6433     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6434     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6435     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6436   }
6437   
6438   AllocationInst *New;
6439   if (isa<MallocInst>(AI))
6440     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6441   else
6442     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6443   InsertNewInstBefore(New, AI);
6444   New->takeName(&AI);
6445   
6446   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6447   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6448   // die soon.
6449   if (!AI.hasOneUse()) {
6450     AddUsesToWorkList(AI);
6451     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6452     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6453     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6454     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6455     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6456   }
6457   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6458 }
6459
6460 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6461 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6462 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6463 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6464 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6465 ///
6466 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6467 /// extension operation if Ty is larger.
6468 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6469                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6470   // We can always evaluate constants in another type.
6471   if (isa<ConstantInt>(V))
6472     return true;
6473   
6474   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6475   if (!I) return false;
6476   
6477   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6478   
6479   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6480   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6481     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6482     // it, and this will remove a cast overall.
6483     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6484       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6485       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6486       // casts first.
6487       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6488         ++NumCastsRemoved;
6489       return true;
6490     }
6491   }
6492
6493   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6494   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6495   if (!I->hasOneUse()) return false;
6496
6497   switch (I->getOpcode()) {
6498   case Instruction::Add:
6499   case Instruction::Sub:
6500   case Instruction::And:
6501   case Instruction::Or:
6502   case Instruction::Xor:
6503     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6504     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6505                                       NumCastsRemoved) &&
6506            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6507                                       NumCastsRemoved);
6508
6509   case Instruction::Shl:
6510     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6511     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6512     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6513       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6514       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6515           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6516         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6517                                           NumCastsRemoved);
6518     }
6519     break;
6520   case Instruction::LShr:
6521     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6522     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6523     // already zeros.
6524     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6525       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6526       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6527       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6528           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6529             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6530           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6531         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6532                                           NumCastsRemoved);
6533       }
6534     }
6535     break;
6536   case Instruction::ZExt:
6537   case Instruction::SExt:
6538   case Instruction::Trunc:
6539     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6540     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6541     // of casts in the input.
6542     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6543       return true;
6544     
6545     break;
6546   default:
6547     // TODO: Can handle more cases here.
6548     break;
6549   }
6550   
6551   return false;
6552 }
6553
6554 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6555 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6556 /// evaluate the expression.
6557 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6558                                              bool isSigned) {
6559   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6560     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6561
6562   // Otherwise, it must be an instruction.
6563   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6564   Instruction *Res = 0;
6565   switch (I->getOpcode()) {
6566   case Instruction::Add:
6567   case Instruction::Sub:
6568   case Instruction::And:
6569   case Instruction::Or:
6570   case Instruction::Xor:
6571   case Instruction::AShr:
6572   case Instruction::LShr:
6573   case Instruction::Shl: {
6574     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6575     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6576     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6577                                  LHS, RHS, I->getName());
6578     break;
6579   }    
6580   case Instruction::Trunc:
6581   case Instruction::ZExt:
6582   case Instruction::SExt:
6583     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6584     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6585     // new.
6586     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6587       return I->getOperand(0);
6588     
6589     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6590     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6591                            Ty, I->getName());
6592     break;
6593   default: 
6594     // TODO: Can handle more cases here.
6595     assert(0 && "Unreachable!");
6596     break;
6597   }
6598   
6599   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6600 }
6601
6602 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6603 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6604   Value *Src = CI.getOperand(0);
6605
6606   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6607   // eliminate it now.
6608   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6609     if (Instruction::CastOps opc = 
6610         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6611       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6612       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6613       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6614     }
6615   }
6616
6617   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6618   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6619     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6620       return NV;
6621
6622   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6623   if (isa<PHINode>(Src))
6624     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6625       return NV;
6626   
6627   return 0;
6628 }
6629
6630 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6631 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6632   Value *Src = CI.getOperand(0);
6633   
6634   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6635     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6636     // this into a cast of the original pointer!
6637     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6638       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6639       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6640       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6641       AddToWorkList(GEP);
6642       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6643       return &CI;
6644     }
6645     
6646     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6647     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6648     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6649     // non-type-safe code.
6650     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6651       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6652         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6653         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6654         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6655         
6656         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6657         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6658         const Type *GEPIdxTy =
6659           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6660         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6661           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6662           
6663           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6664           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6665           // is something like [0 x {int, int}]
6666           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6667           int64_t FirstIdx = 0;
6668           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6669             FirstIdx = Offset/TySize;
6670             Offset %= TySize;
6671           
6672             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6673             if (Offset < 0) {
6674               --FirstIdx;
6675               Offset += TySize;
6676               assert(Offset >= 0);
6677             }
6678             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6679           }
6680           
6681           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6682
6683           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6684           while (Offset) {
6685             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6686               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6687               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6688                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6689                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6690               
6691                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6692                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6693               } else {
6694                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6695                 Offset = 0;
6696                 OrigBase = 0;
6697               }
6698             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6699               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6700               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6701                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6702                 Offset %= EltSize;
6703               } else {
6704                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6705               }
6706               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6707             } else {
6708               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6709               Offset = 0;
6710               OrigBase = 0;
6711             }
6712           }
6713           if (OrigBase) {
6714             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6715             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6716             // two.
6717             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6718                                                       NewIndices.begin(),
6719                                                       NewIndices.end(), "");
6720             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6721             NGEP->takeName(GEP);
6722             
6723             if (isa<BitCastInst>(CI))
6724               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6725             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6726             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6727           }
6728         }
6729       }      
6730     }
6731   }
6732     
6733   return commonCastTransforms(CI);
6734 }
6735
6736
6737
6738 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6739 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6740 /// cases.
6741 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6742 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6743   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6744     return Result;
6745
6746   Value *Src = CI.getOperand(0);
6747   const Type *SrcTy = Src->getType();
6748   const Type *DestTy = CI.getType();
6749   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6750   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6751
6752   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6753   // purpose is to compute bits we don't care about.
6754   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6755   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6756                            KnownZero, KnownOne))
6757     return &CI;
6758
6759   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6760   // can't do anything more. 
6761   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6762   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6763     return 0;
6764
6765   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6766   int NumCastsRemoved = 0;
6767   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6768       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6769                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6770     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6771     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6772     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6773     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6774     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6775     // require that two casts have been eliminated.
6776     bool DoXForm;
6777     switch (CI.getOpcode()) {
6778     default:
6779       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6780       // get here because of the check above.
6781       assert(0 && "Unknown cast type");
6782     case Instruction::Trunc:
6783       DoXForm = true;
6784       break;
6785     case Instruction::ZExt:
6786       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6787       break;
6788     case Instruction::SExt:
6789       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6790       break;
6791     }
6792     
6793     if (DoXForm) {
6794       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6795                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6796       assert(Res->getType() == DestTy);
6797       switch (CI.getOpcode()) {
6798       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6799       case Instruction::Trunc:
6800       case Instruction::BitCast:
6801         // Just replace this cast with the result.
6802         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6803       case Instruction::ZExt: {
6804         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6805         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6806         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6807                                                             SrcBitSize));
6808         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6809       }
6810       case Instruction::SExt:
6811         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6812         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6813             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6814                              CI), DestTy);
6815       }
6816     }
6817   }
6818   
6819   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6820   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6821
6822   switch (SrcI->getOpcode()) {
6823   case Instruction::Add:
6824   case Instruction::Mul:
6825   case Instruction::And:
6826   case Instruction::Or:
6827   case Instruction::Xor:
6828     // If we are discarding information, rewrite.
6829     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6830       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6831       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6832       // only be converting signedness, which is a noop.
6833       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6834           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6835           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6836         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6837         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6838         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6839         return BinaryOperator::create(
6840             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6841       }
6842     }
6843
6844     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6845     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6846         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6847         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6848         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6849       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6850       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6851     }
6852     break;
6853   case Instruction::SDiv:
6854   case Instruction::UDiv:
6855   case Instruction::SRem:
6856   case Instruction::URem:
6857     // If we are just changing the sign, rewrite.
6858     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6859       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6860       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6861       // only be converting signedness, which is a noop.
6862       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6863           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6864         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6865                                               Op0, DestTy, SrcI);
6866         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6867                                               Op1, DestTy, SrcI);
6868         return BinaryOperator::create(
6869           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6870       }
6871     }
6872     break;
6873
6874   case Instruction::Shl:
6875     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6876     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6877     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6878     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6879     // in the value.
6880     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6881         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6882       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6883           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6884       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6885       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6886       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6887     }
6888     break;
6889   case Instruction::AShr:
6890     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6891     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6892     // simplifications.
6893     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6894         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6895       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6896       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6897         // Insert the new logical shift right.
6898         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6899       }
6900     }
6901     break;
6902   }
6903   return 0;
6904 }
6905
6906 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6907   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6908     return Result;
6909   
6910   Value *Src = CI.getOperand(0);
6911   const Type *Ty = CI.getType();
6912   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6913   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6914   
6915   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6916     switch (SrcI->getOpcode()) {
6917     default: break;
6918     case Instruction::LShr:
6919       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6920       // are already zeros.
6921       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6922         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6923         
6924         // Get a mask for the bits shifting in.
6925         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6926         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6927         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6928           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6929             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6930
6931           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6932           // shift.
6933           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6934           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6935                                        Ty, CI);
6936           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6937         }
6938       } else {     // This is a variable shr.
6939         
6940         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6941         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6942         // loop-invariant and CSE'd.
6943         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6944           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6945
6946           Value *V = InsertNewInstBefore(
6947               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6948                                      "tmp"), CI);
6949           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6950                                                             SrcI->getOperand(0),
6951                                                             "tmp"), CI);
6952           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6953           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6954         }
6955       }
6956       break;
6957     }
6958   }
6959   
6960   return 0;
6961 }
6962
6963 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6964   // If one of the common conversion will work ..
6965   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6966     return Result;
6967
6968   Value *Src = CI.getOperand(0);
6969
6970   // If this is a cast of a cast
6971   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6972     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6973     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6974     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6975     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6976       // Get the sizes of the types involved
6977       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6978       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6979       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6980       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6981       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6982       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6983         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6984         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6985         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6986         Instruction *And = 
6987           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6988         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6989         if (And->getType() != CI.getType()) {
6990           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6991           InsertNewInstBefore(And, CI);
6992           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6993         }
6994         return And;
6995       }
6996     }
6997   }
6998
6999   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7000     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7001     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7002     // cast to integer to avoid the comparison.
7003     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7004       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7005       
7006       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7007       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7008       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7009           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7010         Value *In = ICI->getOperand(0);
7011         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7012                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7013         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7014                                                         In->getName()+".lobit"),
7015                                  CI);
7016         if (In->getType() != CI.getType())
7017           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7018                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7019
7020         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7021           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7022           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7023                                                           In->getName()+".not"),
7024                                    CI);
7025         }
7026
7027         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7028       }
7029       
7030       
7031       
7032       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7033       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7034       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7035       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7036       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7037       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7038       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7039       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7040       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7041           // This only works for EQ and NE
7042           ICI->isEquality()) {
7043         // If Op1C some other power of two, convert:
7044         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7045         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7046         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7047         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7048         
7049         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7050         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7051           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7052           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7053             // (X&4) == 2 --> false
7054             // (X&4) != 2 --> true
7055             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7056             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7057             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7058           }
7059           
7060           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7061           Value *In = ICI->getOperand(0);
7062           if (ShiftAmt) {
7063             // Perform a logical shr by shiftamt.
7064             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7065             In = InsertNewInstBefore(
7066                    BinaryOperator::createLShr(In,
7067                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7068                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7069           }
7070           
7071           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7072             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7073             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7074             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7075           }
7076           
7077           if (CI.getType() == In->getType())
7078             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7079           else
7080             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7081         }
7082       }
7083     }
7084   }    
7085   return 0;
7086 }
7087
7088 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7089   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7090     return I;
7091   
7092   Value *Src = CI.getOperand(0);
7093   
7094   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7095   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7096   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7097     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7098     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7099     // cast to integer to avoid the comparison.
7100     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7101       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7102       
7103       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7104       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7105       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7106           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7107         Value *In = ICI->getOperand(0);
7108         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7109                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7110         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7111                                                         In->getName()+".lobit"),
7112                                  CI);
7113         if (In->getType() != CI.getType())
7114           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7115                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7116         
7117         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7118           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7119                                      In->getName()+".not"), CI);
7120         
7121         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7122       }
7123     }
7124   }
7125       
7126   return 0;
7127 }
7128
7129 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7130   return commonCastTransforms(CI);
7131 }
7132
7133 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7134   return commonCastTransforms(CI);
7135 }
7136
7137 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7138   return commonCastTransforms(CI);
7139 }
7140
7141 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7142   return commonCastTransforms(CI);
7143 }
7144
7145 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7146   return commonCastTransforms(CI);
7147 }
7148
7149 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7150   return commonCastTransforms(CI);
7151 }
7152
7153 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7154   return commonPointerCastTransforms(CI);
7155 }
7156
7157 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7158   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7159     return I;
7160   
7161   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7162   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7163
7164   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7165   ConstantInt *Cst;
7166   Value *X;
7167   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7168                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7169     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7170     // is a single-index GEP.
7171     if (X->getType() == CI.getType()) {
7172       // Get the size of the pointee type.
7173       uint64_t Size = TD->getABITypeSizeInBits(DestPointee);
7174
7175       // Convert the constant to intptr type.
7176       APInt Offset = Cst->getValue();
7177       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7178
7179       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7180       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7181         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7182         return new GetElementPtrInst(X, ConstantInt::get(Offset));
7183       }
7184     }
7185     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7186     // struct etc.
7187   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7188              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7189     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7190     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7191     
7192     // Get the size of the pointee type.
7193     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7194     
7195     // Convert the constant to intptr type.
7196     APInt Offset = Cst->getValue();
7197     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7198     
7199     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7200     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7201       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7202       
7203       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7204                                                             "tmp"), CI);
7205       return new GetElementPtrInst(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7206     }
7207   }
7208   return 0;
7209 }
7210
7211 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7212   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7213   // otherwise just apply the common ones.
7214   Value *Src = CI.getOperand(0);
7215   const Type *SrcTy = Src->getType();
7216   const Type *DestTy = CI.getType();
7217
7218   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7219     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7220       return Result;
7221   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7222     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7223       return I;
7224   } else {
7225     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7226       return Result;
7227   }
7228
7229
7230   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7231   // be replaced by the operand.
7232   if (DestTy == Src->getType())
7233     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7234
7235   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7236     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7237     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7238     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7239     
7240     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7241     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7242     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7243       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7244         return V;
7245     
7246     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7247     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7248     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7249     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7250     unsigned NumZeros = 0;
7251     while (SrcElTy != DstElTy && 
7252            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7253            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7254       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7255       ++NumZeros;
7256     }
7257
7258     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7259     if (SrcElTy == DstElTy) {
7260       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7261       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7262                                    ((Instruction*) NULL));
7263     }
7264   }
7265
7266   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7267     if (SVI->hasOneUse()) {
7268       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7269       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7270       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7271           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7272                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7273         CastInst *Tmp;
7274         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7275         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7276         // us to eliminate at least one cast.
7277         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7278              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7279             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7280              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7281           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7282                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7283           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7284                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7285           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7286           // know the vector types match #elts.
7287           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7288         }
7289       }
7290     }
7291   }
7292   return 0;
7293 }
7294
7295 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7296 ///   %C = or %A, %B
7297 ///   %D = select %cond, %C, %A
7298 /// into:
7299 ///   %C = select %cond, %B, 0
7300 ///   %D = or %A, %C
7301 ///
7302 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7303 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7304 /// equal the other incoming value of the select.
7305 ///
7306 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7307   switch (I->getOpcode()) {
7308   case Instruction::Add:
7309   case Instruction::Mul:
7310   case Instruction::And:
7311   case Instruction::Or:
7312   case Instruction::Xor:
7313     return 3;              // Can fold through either operand.
7314   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7315   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7316   case Instruction::LShr:
7317   case Instruction::AShr:
7318     return 1;
7319   default:
7320     return 0;              // Cannot fold
7321   }
7322 }
7323
7324 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7325 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7326 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7327   switch (I->getOpcode()) {
7328   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7329   case Instruction::Add:
7330   case Instruction::Sub:
7331   case Instruction::Or:
7332   case Instruction::Xor:
7333   case Instruction::Shl:
7334   case Instruction::LShr:
7335   case Instruction::AShr:
7336     return Constant::getNullValue(I->getType());
7337   case Instruction::And:
7338     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7339   case Instruction::Mul:
7340     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7341   }
7342 }
7343
7344 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7345 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7346 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7347                                           Instruction *FI) {
7348   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7349     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7350     // merge.
7351     if (TI->isCast()) {
7352       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7353         return 0;
7354     } else {
7355       return 0;  // unknown unary op.
7356     }
7357
7358     // Fold this by inserting a select from the input values.
7359     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7360                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7361     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7362     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7363                             TI->getType());
7364   }
7365
7366   // Only handle binary operators here.
7367   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7368     return 0;
7369
7370   // Figure out if the operations have any operands in common.
7371   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7372   bool MatchIsOpZero;
7373   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7374     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7375     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7376     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7377     MatchIsOpZero = true;
7378   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7379     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7380     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7381     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7382     MatchIsOpZero = false;
7383   } else if (!TI->isCommutative()) {
7384     return 0;
7385   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7386     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7387     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7388     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7389     MatchIsOpZero = true;
7390   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7391     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7392     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7393     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7394     MatchIsOpZero = true;
7395   } else {
7396     return 0;
7397   }
7398
7399   // If we reach here, they do have operations in common.
7400   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7401                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7402   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7403
7404   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7405     if (MatchIsOpZero)
7406       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7407     else
7408       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7409   }
7410   assert(0 && "Shouldn't get here");
7411   return 0;
7412 }
7413
7414 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7415   Value *CondVal = SI.getCondition();
7416   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7417   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7418
7419   // select true, X, Y  -> X
7420   // select false, X, Y -> Y
7421   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7422     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7423
7424   // select C, X, X -> X
7425   if (TrueVal == FalseVal)
7426     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7427
7428   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7429     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7430   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7431     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7432   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7433     if (isa<Constant>(TrueVal))
7434       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7435     else
7436       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7437   }
7438
7439   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7440     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7441       if (C->getZExtValue()) {
7442         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7443         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7444       } else {
7445         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7446         Value *NotCond =
7447           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7448                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7449         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7450       }
7451     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7452       if (C->getZExtValue() == false) {
7453         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7454         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7455       } else {
7456         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7457         Value *NotCond =
7458           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7459                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7460         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7461       }
7462     }
7463     
7464     // select a, b, a  -> a&b
7465     // select a, a, b  -> a|b
7466     if (CondVal == TrueVal)
7467       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7468     else if (CondVal == FalseVal)
7469       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7470   }
7471
7472   // Selecting between two integer constants?
7473   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7474     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7475       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7476       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7477         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7478       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7479         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7480         Value *NotCond =
7481           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7482                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7483         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7484       }
7485       
7486       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7487
7488       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7489
7490         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7491         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7492           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7493             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7494               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7495               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7496               Value *X = IC->getOperand(0);
7497               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7498               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7499               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7500                                                         ShAmt, "ones");
7501               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7502               
7503               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7504               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7505               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7506               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7507               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7508               if (SRASize < SISize)
7509                 opc = Instruction::SExt;
7510               else if (SRASize > SISize)
7511                 opc = Instruction::Trunc;
7512               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7513             }
7514           }
7515
7516
7517         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7518         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7519         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7520         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7521         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7522           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7523               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7524             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7525               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7526                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7527                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7528                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7529                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7530                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7531                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7532                 // true or false val is the zero.
7533                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7534                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7535                 Value *V = ICA;
7536                 if (ShouldNotVal)
7537                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7538                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7539                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7540               }
7541       }
7542     }
7543
7544   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7545   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7546     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7547       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7548       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7549         // This is not safe in general for floating point:  
7550         // consider X== -0, Y== +0.
7551         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7552         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7553         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7554               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7555             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7556              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7557         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7558       }
7559       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7560       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7561         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7562       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7563
7564     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7565       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7566       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7567         // This is not safe in general for floating point:  
7568         // consider X== -0, Y== +0.
7569         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7570         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7571         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7572               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7573             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7574              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7575           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7576       }
7577       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7578       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7579         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7580       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7581     }
7582   }
7583
7584   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7585   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7586     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7587       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7588       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7589         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7590       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7591       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7592         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7593       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7594
7595     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7596       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7597       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7598         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7599       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7600       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7601         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7602       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7603     }
7604   }
7605
7606   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7607     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7608       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7609         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7610
7611         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7612         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7613           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7614             return IV;
7615
7616         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7617         // even legal for FP.
7618         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7619             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7620           AddOp = FI; SubOp = TI;
7621         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7622                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7623           AddOp = TI; SubOp = FI;
7624         }
7625
7626         if (AddOp) {
7627           Value *OtherAddOp = 0;
7628           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7629             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7630           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7631             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7632           }
7633
7634           if (OtherAddOp) {
7635             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7636             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7637             Value *NegVal;  // Compute -Z
7638             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7639               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7640             } else {
7641               NegVal = InsertNewInstBefore(
7642                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7643             }
7644
7645             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7646             Value *NewFalseOp = NegVal;
7647             if (AddOp != TI)
7648               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7649             Instruction *NewSel =
7650               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7651
7652             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7653             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7654           }
7655         }
7656       }
7657
7658   // See if we can fold the select into one of our operands.
7659   if (SI.getType()->isInteger()) {
7660     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7661     // transformation we are doing here.
7662     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7663       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7664           !isa<Constant>(FalseVal))
7665         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7666           unsigned OpToFold = 0;
7667           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7668             OpToFold = 1;
7669           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7670             OpToFold = 2;
7671           }
7672
7673           if (OpToFold) {
7674             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7675             Instruction *NewSel =
7676               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7677             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7678             NewSel->takeName(TVI);
7679             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7680               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7681             else {
7682               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7683             }
7684           }
7685         }
7686
7687     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7688       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7689           !isa<Constant>(TrueVal))
7690         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7691           unsigned OpToFold = 0;
7692           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7693             OpToFold = 1;
7694           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7695             OpToFold = 2;
7696           }
7697
7698           if (OpToFold) {
7699             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7700             Instruction *NewSel =
7701               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7702             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7703             NewSel->takeName(FVI);
7704             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7705               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7706             else
7707               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7708           }
7709         }
7710   }
7711
7712   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7713     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7714     SI.setOperand(1, FalseVal);
7715     SI.setOperand(2, TrueVal);
7716     return &SI;
7717   }
7718
7719   return 0;
7720 }
7721
7722 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7723 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7724 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7725 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7726 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7727                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7728   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7729     unsigned Align = GV->getAlignment();
7730     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7731       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7732
7733     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7734     // of the global.
7735     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7736       GV->setAlignment(PrefAlign);
7737       Align = PrefAlign;
7738     }
7739     return Align;
7740   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7741     unsigned Align = AI->getAlignment();
7742     if (Align == 0 && TD) {
7743       if (isa<AllocaInst>(AI))
7744         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7745       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7746         // Malloc returns maximally aligned memory.
7747         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7748         Align =
7749           std::max(Align,
7750                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7751         Align =
7752           std::max(Align,
7753                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7754       }
7755     }
7756     
7757     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7758     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7759     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7760       AI->setAlignment(PrefAlign);
7761       Align = PrefAlign;
7762     }
7763     return Align;
7764   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7765              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7766               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7767     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7768                                       TD, PrefAlign);
7769   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7770     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7771     bool AllZeroOperands = true;
7772     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7773       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7774           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7775         AllZeroOperands = false;
7776         break;
7777       }
7778
7779     if (AllZeroOperands) {
7780       // Treat this like a bitcast.
7781       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7782     }
7783
7784     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7785     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7786
7787     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7788     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7789     // least as much as its type requires.
7790     if (!TD) return 0;
7791
7792     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7793     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7794     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7795     if (Align <= BaseAlignment) {
7796       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7797       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7798       Align = std::min(Align, (unsigned)
7799                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7800       return Align;
7801     }
7802     return 0;
7803   }
7804   return 0;
7805 }
7806
7807
7808 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7809 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7810 /// the heavy lifting.
7811 ///
7812 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7813   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7814   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7815   
7816   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7817   // visitCallSite.
7818   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7819     bool Changed = false;
7820
7821     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7822     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7823       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7824
7825       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7826         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7827           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7828           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7829           // alignment is sufficient.
7830         }
7831     }
7832
7833     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7834     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7835     // into a call to memcpy.
7836     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7837       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7838         if (GVSrc->isConstant()) {
7839           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7840           const char *Name;
7841           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7842               Type::Int32Ty)
7843             Name = "llvm.memcpy.i32";
7844           else
7845             Name = "llvm.memcpy.i64";
7846           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7847                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7848           CI.setOperand(0, MemCpy);
7849           Changed = true;
7850         }
7851     }
7852
7853     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7854     // set, update the alignment.
7855     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7856       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7857       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7858       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7859       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7860         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7861         Changed = true;
7862       }
7863
7864       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7865       // load/store.
7866       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7867       if (MemOpLength) {
7868         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7869         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7870         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7871         // Destination pointer type is always i8 *
7872         // If Size is 8 then use Int64Ty
7873         // If Size is 4 then use Int32Ty
7874         // If Size is 2 then use Int16Ty
7875         // If Size is 1 then use Int8Ty
7876         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7877           NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
7878
7879         if (NewPtrTy) {
7880           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2),
7881                                         NewPtrTy, CI);
7882           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1),
7883                                          NewPtrTy, CI);
7884           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7885           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7886           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7887           Changed = true;
7888           return EraseInstFromFunction(CI);
7889         }
7890       }
7891     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7892       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7893       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7894         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7895         Changed = true;
7896       }
7897     }
7898           
7899     if (Changed) return II;
7900   } else {
7901     switch (II->getIntrinsicID()) {
7902     default: break;
7903     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7904     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7905     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7906     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7907     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7908       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7909       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7910       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7911         Value *Ptr = 
7912           InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7913                            PointerType::getUnqual(II->getType()), CI);
7914         return new LoadInst(Ptr);
7915       }
7916       break;
7917     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7918     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7919       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7920       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7921         const Type *OpPtrTy = 
7922           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
7923         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7924                                       OpPtrTy, CI);
7925         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7926       }
7927       break;
7928     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7929     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7930     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7931     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7932       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7933       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7934         const Type *OpPtrTy = 
7935           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
7936         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7937                                       OpPtrTy, CI);
7938         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7939       }
7940       break;
7941       
7942     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7943       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7944       // we can simplify the input based on that, do so now.
7945       uint64_t UndefElts;
7946       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7947                                                 UndefElts)) {
7948         II->setOperand(1, V);
7949         return II;
7950       }
7951       break;
7952     }
7953       
7954     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7955       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7956       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7957         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7958         
7959         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7960         bool AllEltsOk = true;
7961         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7962           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7963               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7964             AllEltsOk = false;
7965             break;
7966           }
7967         }
7968         
7969         if (AllEltsOk) {
7970           // Cast the input vectors to byte vectors.
7971           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7972                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7973           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7974                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7975           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7976           
7977           // Only extract each element once.
7978           Value *ExtractedElts[32];
7979           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7980           
7981           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7982             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7983               continue;
7984             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7985             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7986             
7987             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7988               Instruction *Elt = 
7989                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7990               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7991               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7992             }
7993           
7994             // Insert this value into the result vector.
7995             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7996             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7997           }
7998           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7999         }
8000       }
8001       break;
8002
8003     case Intrinsic::stackrestore: {
8004       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8005       // happen when variable allocas are DCE'd.
8006       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8007         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8008           BasicBlock::iterator BI = SS;
8009           if (&*++BI == II)
8010             return EraseInstFromFunction(CI);
8011         }
8012       }
8013       
8014       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8015       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8016       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8017       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
8018         BasicBlock::iterator BI = II;
8019         bool CannotRemove = false;
8020         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8021           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
8022               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
8023             CannotRemove = true;
8024             break;
8025           }
8026         }
8027         if (!CannotRemove)
8028           return EraseInstFromFunction(CI);
8029       }
8030       break;
8031     }
8032     }
8033   }
8034
8035   return visitCallSite(II);
8036 }
8037
8038 // InvokeInst simplification
8039 //
8040 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8041   return visitCallSite(&II);
8042 }
8043
8044 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8045 //
8046 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8047   bool Changed = false;
8048
8049   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8050   // to the arguments of the call/invoke.
8051   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8052
8053   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8054
8055   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8056     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8057       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8058       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8059       // be unreachable, as the call is undefined.
8060       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8061                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8062                                     OldCall);
8063       if (!OldCall->use_empty())
8064         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8065       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8066         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8067       return 0;
8068     }
8069
8070   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8071     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8072     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8073     // that we can't modify the CFG here.
8074     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8075                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8076                   CS.getInstruction());
8077
8078     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8079       CS.getInstruction()->
8080         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8081
8082     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8083       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8084       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8085                      ConstantInt::getTrue(), II);
8086     }
8087     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8088   }
8089
8090   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8091     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8092       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8093         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8094
8095   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8096   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8097   if (FTy->isVarArg()) {
8098     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8099     // the call.
8100     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8101            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8102       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8103         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8104         // area, we can eliminate the use of the cast.
8105         Value *Op = CI->getOperand(0);
8106         if (CI->isLosslessCast()) {
8107           *I = Op;
8108           Changed = true;
8109         }
8110       }
8111   }
8112
8113   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8114     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8115     CS.setDoesNotThrow();
8116     Changed = true;
8117   }
8118
8119   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8120 }
8121
8122 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8123 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8124 //
8125 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8126   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8127   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8128   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8129       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8130     return false;
8131   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8132   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8133   const ParamAttrsList* CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8134
8135   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8136   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8137   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8138   //
8139   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8140   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8141
8142   // Check to see if we are changing the return type...
8143   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8144     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8145         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8146         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8147           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8148       return false;   // Cannot transform this return value.
8149
8150     if (!Caller->use_empty() &&
8151         // void -> non-void is handled specially
8152         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
8153         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
8154       return false;   // Cannot transform this return value.
8155
8156     if (CallerPAL && !Caller->use_empty()) {
8157       uint16_t RAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(0);
8158       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
8159         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8160     }
8161
8162     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8163     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8164     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8165     // the critical edge).  Bail out in this case.
8166     if (!Caller->use_empty())
8167       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8168         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8169              UI != E; ++UI)
8170           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8171             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8172                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8173               return false;
8174   }
8175
8176   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8177   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8178
8179   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8180   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8181     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8182     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8183
8184     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8185       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8186
8187     if (CallerPAL) {
8188       uint16_t PAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(i + 1);
8189       if (PAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8190         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8191     }
8192
8193     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8194     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
8195     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8196     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8197       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8198       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8199        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8200       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8201        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8202     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8203   }
8204
8205   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8206       Callee->isDeclaration())
8207     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8208
8209   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() && CallerPAL)
8210     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8211     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8212     // that are compatible with being a vararg call argument.
8213     for (unsigned i = CallerPAL->size(); i; --i) {
8214       if (CallerPAL->getParamIndex(i - 1) <= FT->getNumParams())
8215         break;
8216       uint16_t PAttrs = CallerPAL->getParamAttrsAtIndex(i - 1);
8217       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8218         return false;
8219     }
8220
8221   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8222   // inserting cast instructions as necessary...
8223   std::vector<Value*> Args;
8224   Args.reserve(NumActualArgs);
8225   ParamAttrsVector attrVec;
8226   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8227
8228   // Get any return attributes.
8229   uint16_t RAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(0) : 0;
8230
8231   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8232   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8233   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
8234
8235   // Add the new return attributes.
8236   if (RAttrs)
8237     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8238
8239   AI = CS.arg_begin();
8240   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8241     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8242     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8243       Args.push_back(*AI);
8244     } else {
8245       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8246           false, ParamTy, false);
8247       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8248       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8249     }
8250
8251     // Add any parameter attributes.
8252     uint16_t PAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 0;
8253     if (PAttrs)
8254       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8255   }
8256
8257   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8258   // now...
8259   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8260     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8261
8262   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8263   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8264     if (!FT->isVarArg()) {
8265       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8266            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8267     } else {
8268       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8269       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8270         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8271         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8272           // Must promote to pass through va_arg area!
8273           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8274                                                                 PTy, false);
8275           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8276           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8277           Args.push_back(Cast);
8278         } else {
8279           Args.push_back(*AI);
8280         }
8281
8282         // Add any parameter attributes.
8283         uint16_t PAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 0;
8284         if (PAttrs)
8285           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8286       }
8287     }
8288
8289   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8290     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8291
8292   const ParamAttrsList* NewCallerPAL = ParamAttrsList::get(attrVec);
8293
8294   Instruction *NC;
8295   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8296     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8297                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8298     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8299     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8300   } else {
8301     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8302                       Caller->getName(), Caller);
8303     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8304     if (CI->isTailCall())
8305       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8306     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8307     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8308   }
8309
8310   // Insert a cast of the return type as necessary.
8311   Value *NV = NC;
8312   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8313     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8314       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8315                                                             OldRetTy, false);
8316       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
8317
8318       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8319       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8320       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8321         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8322         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8323         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8324       } else {
8325         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8326         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8327       }
8328       AddUsersToWorkList(*Caller);
8329     } else {
8330       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8331     }
8332   }
8333
8334   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8335     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8336   Caller->eraseFromParent();
8337   RemoveFromWorkList(Caller);
8338   return true;
8339 }
8340
8341 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8342 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8343 //
8344 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8345   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8346   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8347   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8348
8349   IntrinsicInst *Tramp =
8350     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8351
8352   Function *NestF =
8353     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8354   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8355   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8356
8357   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8358     unsigned NestIdx = 1;
8359     const Type *NestTy = 0;
8360     uint16_t NestAttr = 0;
8361
8362     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8363     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8364          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8365       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8366         // Record the parameter type and any other attributes.
8367         NestTy = *I;
8368         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8369         break;
8370       }
8371
8372     if (NestTy) {
8373       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8374       std::vector<Value*> NewArgs;
8375       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8376
8377       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8378       // mean appending it.
8379       {
8380         unsigned Idx = 1;
8381         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8382         do {
8383           if (Idx == NestIdx) {
8384             // Add the chain argument.
8385             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8386             if (NestVal->getType() != NestTy)
8387               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8388             NewArgs.push_back(NestVal);
8389           }
8390
8391           if (I == E)
8392             break;
8393
8394           // Add the original argument.
8395           NewArgs.push_back(*I);
8396
8397           ++Idx, ++I;
8398         } while (1);
8399       }
8400
8401       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8402       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8403       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8404
8405       const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8406       std::vector<const Type*> NewTypes;
8407       ParamAttrsVector NewAttrs;
8408       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8409
8410       // Add any function result attributes.
8411       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8412       if (Attr)
8413         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8414
8415       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8416       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8417       {
8418         unsigned Idx = 1;
8419         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8420           E = FTy->param_end();
8421
8422         do {
8423           if (Idx == NestIdx) {
8424             // Add the chain's type and attributes.
8425             NewTypes.push_back(NestTy);
8426             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8427           }
8428
8429           if (I == E)
8430             break;
8431
8432           // Add the original type and attributes.
8433           NewTypes.push_back(*I);
8434           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8435           if (Attr)
8436             NewAttrs.push_back
8437               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8438
8439           ++Idx, ++I;
8440         } while (1);
8441       }
8442
8443       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8444       // code sort out any function type mismatches.
8445       FunctionType *NewFTy =
8446         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8447       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8448         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8449       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8450
8451       Instruction *NewCaller;
8452       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8453         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8454                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8455                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8456                                    Caller->getName(), Caller);
8457         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8458         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8459       } else {
8460         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8461                                  Caller->getName(), Caller);
8462         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8463           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8464         cast<CallInst>(NewCaller)->
8465           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8466         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8467       }
8468       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8469         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8470       Caller->eraseFromParent();
8471       RemoveFromWorkList(Caller);
8472       return 0;
8473     }
8474   }
8475
8476   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8477   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8478   // code sort out any function type mismatches.
8479   Constant *NewCallee =
8480     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8481   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8482   return CS.getInstruction();
8483 }
8484
8485 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8486 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8487 /// and a single binop.
8488 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8489   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8490   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8491          isa<CmpInst>(FirstInst));
8492   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8493   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8494   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8495     
8496   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8497   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8498   
8499   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8500   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8501   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8502     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8503     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8504         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8505         // types or GEP's with different index types.
8506         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8507         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8508       return 0;
8509
8510     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8511     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8512       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8513           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8514         return 0;
8515     
8516     // Keep track of which operand needs a phi node.
8517     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8518     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8519   }
8520   
8521   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8522
8523   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8524   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8525   // hide them behind a phi.
8526   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8527     return 0;
8528   
8529   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8530   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8531   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8532   if (LHSVal == 0) {
8533     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8534     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8535     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8536     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8537     LHSVal = NewLHS;
8538   }
8539   
8540   if (RHSVal == 0) {
8541     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8542     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8543     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8544     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8545     RHSVal = NewRHS;
8546   }
8547   
8548   // Add all operands to the new PHIs.
8549   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8550     if (NewLHS) {
8551       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8552       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8553     }
8554     if (NewRHS) {
8555       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8556       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8557     }
8558   }
8559     
8560   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8561     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8562   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8563     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8564                            RHSVal);
8565   else {
8566     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8567     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8568   }
8569 }
8570
8571 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8572 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8573 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8574 /// block it is in.
8575 ///
8576 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8577 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8578 /// to a register.
8579 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8580   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8581   
8582   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8583     if (BBI->mayWriteToMemory())
8584       return false;
8585   
8586   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8587   // profitable to do this xform.
8588   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8589     bool isAddressTaken = false;
8590     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8591          UI != E; ++UI) {
8592       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8593       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8594         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8595         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8596       }
8597       isAddressTaken = true;
8598       break;
8599     }
8600     
8601     if (!isAddressTaken)
8602       return false;
8603   }
8604   
8605   return true;
8606 }
8607
8608
8609 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8610 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8611 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8612 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8613   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8614
8615   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8616   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8617   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8618   // code size and simplifying code.
8619   Constant *ConstantOp = 0;
8620   const Type *CastSrcTy = 0;
8621   bool isVolatile = false;
8622   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8623     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8624   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8625     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8626     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8627     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8628     if (ConstantOp == 0)
8629       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8630   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8631     isVolatile = LI->isVolatile();
8632     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8633     // load and the PHI.
8634     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8635         !isSafeToSinkLoad(LI))
8636       return 0;
8637   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8638     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8639       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8640     // Can't handle general GEPs yet.
8641     return 0;
8642   } else {
8643     return 0;  // Cannot fold this operation.
8644   }
8645
8646   // Check to see if all arguments are the same operation.
8647   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8648     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8649     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8650     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8651       return 0;
8652     if (CastSrcTy) {
8653       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8654         return 0;  // Cast operation must match.
8655     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8656       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8657       // the load and the PHI.
8658       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8659           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8660           !isSafeToSinkLoad(LI))
8661         return 0;
8662     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8663       return 0;
8664     }
8665   }
8666
8667   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8668   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8669   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8670                                PN.getName()+".in");
8671   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8672
8673   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8674   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8675
8676   // Add all operands to the new PHI.
8677   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8678     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8679     if (NewInVal != InVal)
8680       InVal = 0;
8681     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8682   }
8683
8684   Value *PhiVal;
8685   if (InVal) {
8686     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8687     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8688     PhiVal = InVal;
8689     delete NewPN;
8690   } else {
8691     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8692     PhiVal = NewPN;
8693   }
8694
8695   // Insert and return the new operation.
8696   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8697     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8698   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8699     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8700   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8701     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8702   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8703     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8704                            PhiVal, ConstantOp);
8705   else
8706     assert(0 && "Unknown operation");
8707   return 0;
8708 }
8709
8710 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8711 /// that is dead.
8712 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8713                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8714   if (PN->use_empty()) return true;
8715   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8716
8717   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8718   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8719     return true;
8720   
8721   // Don't scan crazily complex things.
8722   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8723     return false;
8724
8725   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8726     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8727
8728   return false;
8729 }
8730
8731 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8732 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8733 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8734 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8735                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8736   // See if we already saw this PHI node.
8737   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8738     return true;
8739   
8740   // Don't scan crazily complex things.
8741   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8742     return false;
8743  
8744   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8745   // the value.
8746   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8747     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8748     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8749       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8750         return false;
8751     } else if (Op != NonPhiInVal)
8752       return false;
8753   }
8754   
8755   return true;
8756 }
8757
8758
8759 // PHINode simplification
8760 //
8761 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8762   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8763   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8764   
8765   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8766     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8767
8768   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8769   // reducing code size.
8770   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8771       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8772     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8773       return Result;
8774
8775   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8776   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8777   // PHI)... break the cycle.
8778   if (PN.hasOneUse()) {
8779     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8780     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8781       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8782       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8783       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8784         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8785     }
8786    
8787     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8788     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8789     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8790     // common case here is good because the only other things that catch this
8791     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8792     // late.
8793     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8794         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8795         PHIUser->use_back() == &PN) {
8796       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8797     }
8798   }
8799
8800   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8801   // same value, for example:
8802   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8803   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8804   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8805   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8806   {
8807     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8808     // Scan for the first non-phi operand.
8809     while (InValNo != NumOperandVals && 
8810            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8811       ++InValNo;
8812
8813     if (InValNo != NumOperandVals) {
8814       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8815       
8816       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8817       // there is no need to recursively scan other phis.
8818       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8819         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8820         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8821           break;
8822       }
8823       
8824       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8825       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8826       // the value.
8827       if (InValNo == NumOperandVals) {
8828         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8829         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8830           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8831       }
8832     }
8833   }
8834   return 0;
8835 }
8836
8837 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8838                                    Instruction *InsertPoint,
8839                                    InstCombiner *IC) {
8840   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8841   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8842   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8843   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8844   // used for address computation.
8845   Instruction::CastOps opcode = 
8846      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8847       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8848   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8849 }
8850
8851
8852 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8853   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8854   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8855   // If so, eliminate the noop.
8856   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8857     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8858
8859   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8860     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8861
8862   bool HasZeroPointerIndex = false;
8863   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8864     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8865
8866   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8867     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8868
8869   // Eliminate unneeded casts for indices.
8870   bool MadeChange = false;
8871   
8872   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8873   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8874     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8875       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8876         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8877             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8878           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8879           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8880           // is a 32-bit pointer target.
8881           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8882             MadeChange = true;
8883             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8884           }
8885         }
8886       }
8887       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8888       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8889       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8890       // obvious.
8891       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8892       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8893         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8894           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8895           MadeChange = true;
8896         } else {
8897           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8898                                 GEP);
8899           GEP.setOperand(i, Op);
8900           MadeChange = true;
8901         }
8902     }
8903   }
8904   if (MadeChange) return &GEP;
8905
8906   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8907   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8908   // real input to the dest type.
8909   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8910     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8911       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8912       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8913       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8914         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8915         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8916           if (I != BCI) {
8917             I->takeName(BCI);
8918             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8919             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8920           }
8921           return &GEP;
8922         }
8923       }
8924       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8925     }
8926   }
8927   
8928   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8929   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8930   // getelementptr instructions into a single instruction.
8931   //
8932   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8933   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8934     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8935
8936   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8937     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8938     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8939     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8940     //
8941     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8942         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8943       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8944
8945     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8946
8947     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8948     bool EndsWithSequential = false;
8949     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8950            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8951       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8952
8953     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8954     if (EndsWithSequential) {
8955       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8956       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8957       //
8958       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8959       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8960         Sum = GO1;
8961       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8962         Sum = SO1;
8963       } else {
8964         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8965         // target's pointer size.
8966         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8967           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8968             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8969           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8970             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8971           } else {
8972             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
8973             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
8974               // Convert GO1 to SO1's type.
8975               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8976
8977             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
8978               // Convert SO1 to GO1's type.
8979               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8980             } else {
8981               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8982               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8983               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8984             }
8985           }
8986         }
8987         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8988           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8989         else {
8990           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8991           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8992         }
8993       }
8994
8995       // Recycle the GEP we already have if possible.
8996       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8997         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8998         GEP.setOperand(1, Sum);
8999         return &GEP;
9000       } else {
9001         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9002                        SrcGEPOperands.end()-1);
9003         Indices.push_back(Sum);
9004         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9005       }
9006     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9007                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9008                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9009       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9010       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9011                      SrcGEPOperands.end());
9012       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9013     }
9014
9015     if (!Indices.empty())
9016       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9017                                    Indices.end(), GEP.getName());
9018
9019   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9020     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9021     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9022
9023     // Scan for nonconstants...
9024     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9025     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9026     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9027       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9028
9029     if (I == E) {  // If they are all constants...
9030       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9031                                                     &Indices[0],Indices.size());
9032
9033       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9034       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9035     }
9036   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9037     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9038       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9039     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9040       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9041       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9042       //
9043       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9044       //
9045       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9046       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9047       if (const ArrayType *XATy =
9048           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9049         if (const ArrayType *CATy =
9050             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9051           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9052             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9053             // to an array of the same type as the destination pointer
9054             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9055             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9056             GEP.setOperand(0, X);
9057             return &GEP;
9058           }
9059     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9060       // Transform things like:
9061       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9062       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9063       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9064       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9065       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9066           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9067           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9068         Value *Idx[2];
9069         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9070         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9071         Value *V = InsertNewInstBefore(
9072                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9073         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9074         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9075       }
9076       
9077       // Transform things like:
9078       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9079       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9080       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9081       
9082       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9083         uint64_t ArrayEltSize =
9084             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9085         
9086         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9087         // allow either a mul, shift, or constant here.
9088         Value *NewIdx = 0;
9089         ConstantInt *Scale = 0;
9090         if (ArrayEltSize == 1) {
9091           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9092           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9093         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9094           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9095           Scale = CI;
9096         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9097           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9098               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9099             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9100             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9101             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9102             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9103           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9104                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9105             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9106             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9107           }
9108         }
9109         
9110         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9111         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9112         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9113         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9114         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9115             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9116           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9117                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9118           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9119             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9120                                                        false /*ZExt*/);
9121             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9122             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9123           }
9124
9125           // Insert the new GEP instruction.
9126           Value *Idx[2];
9127           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9128           Idx[1] = NewIdx;
9129           Instruction *NewGEP =
9130             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9131           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9132           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9133           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9134         }
9135       }
9136     }
9137   }
9138
9139   return 0;
9140 }
9141
9142 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9143   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9144   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
9145     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9146       const Type *NewTy = 
9147         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9148       AllocationInst *New = 0;
9149
9150       // Create and insert the replacement instruction...
9151       if (isa<MallocInst>(AI))
9152         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9153       else {
9154         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9155         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9156       }
9157
9158       InsertNewInstBefore(New, AI);
9159
9160       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9161       // allocas if possible...
9162       //
9163       BasicBlock::iterator It = New;
9164       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9165
9166       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9167       // insert our getelementptr instruction...
9168       //
9169       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9170       Value *Idx[2];
9171       Idx[0] = NullIdx;
9172       Idx[1] = NullIdx;
9173       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9174                                        New->getName()+".sub", It);
9175
9176       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9177       // allocation.
9178       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9179     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9180       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9181     }
9182
9183   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9184   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9185   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9186   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9187       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9188     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9189
9190   return 0;
9191 }
9192
9193 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9194   Value *Op = FI.getOperand(0);
9195
9196   // free undef -> unreachable.
9197   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9198     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9199     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9200                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9201     return EraseInstFromFunction(FI);
9202   }
9203   
9204   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9205   // when lots of inlining happens.
9206   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9207     return EraseInstFromFunction(FI);
9208   
9209   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9210   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9211     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9212     return &FI;
9213   }
9214   
9215   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9216   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9217     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9218       AddToWorkList(GEPI);
9219       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9220       return &FI;
9221     }
9222   }
9223   
9224   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9225   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9226     if (MI->hasOneUse()) {
9227       EraseInstFromFunction(FI);
9228       return EraseInstFromFunction(*MI);
9229     }
9230
9231   return 0;
9232 }
9233
9234
9235 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9236 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9237                                         const TargetData *TD) {
9238   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9239   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9240
9241   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9242     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9243     // directly if string length is small enough.
9244     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9245     if (!Str.empty()) {
9246       unsigned len = Str.length();
9247       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9248       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9249       // Replace LI with immediate integer store.
9250       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9251         APInt StrVal(numBits, 0);
9252         APInt SingleChar(numBits, 0);
9253         if (TD->isLittleEndian()) {
9254           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9255             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9256             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9257           }
9258         } else {
9259           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9260             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9261                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9262           }
9263           // Append NULL at the end.
9264           SingleChar = 0;
9265           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9266         }
9267         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9268         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9269       }
9270     }
9271   }
9272
9273   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9274   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9275     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9276
9277     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9278          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9279       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9280       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9281       // constants.
9282       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9283         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9284           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9285             Value *Idxs[2];
9286             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9287             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9288             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9289             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9290           }
9291
9292       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9293             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9294           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9295           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9296           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9297           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9298                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9299
9300         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9301         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9302         // the result of the loaded value.
9303         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9304                                                              CI->getName(),
9305                                                          LI.isVolatile()),LI);
9306         // Now cast the result of the load.
9307         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9308       }
9309     }
9310   }
9311   return 0;
9312 }
9313
9314 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9315 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9316 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9317 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9318 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9319   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9320   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9321
9322   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9323   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9324     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9325     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9326
9327   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9328   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9329   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9330   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9331   // the load entirely).
9332   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9333
9334   while (BBI != E) {
9335     --BBI;
9336
9337     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9338       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9339     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9340       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9341
9342   }
9343   return false;
9344 }
9345
9346 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9347 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9348 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9349 /// input, because we ignore GEP indices.
9350 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9351   while (1) {
9352     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9353       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9354           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9355         Ptr = CE->getOperand(0);
9356       else
9357         return Ptr;
9358     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9359       Ptr = BCI->getOperand(0);
9360     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9361       Ptr = GEP->getOperand(0);
9362     } else {
9363       return Ptr;
9364     }
9365   }
9366 }
9367
9368 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9369   Value *Op = LI.getOperand(0);
9370
9371   // Attempt to improve the alignment.
9372   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9373   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9374     LI.setAlignment(KnownAlign);
9375
9376   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9377   if (isa<CastInst>(Op))
9378     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9379       return Res;
9380
9381   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9382   if (LI.isVolatile()) return 0;
9383   
9384   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9385     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9386     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9387     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9388     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9389       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9390         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9391     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9392       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9393         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9394   }
9395
9396   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9397     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
9398     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9399     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
9400         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
9401       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9402       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9403       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9404       // CFG.
9405       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9406                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9407       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9408     }
9409   } 
9410
9411   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9412     // load null/undef -> undef
9413     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9414     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
9415         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
9416       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9417       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9418       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9419       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9420                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9421       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9422     }
9423
9424     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9425     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9426       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9427         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9428
9429     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9430     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9431       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9432         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9433           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9434             if (Constant *V = 
9435                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9436               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9437         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9438           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9439           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9440           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9441           // CFG.
9442           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9443                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9444           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9445         }
9446
9447       } else if (CE->isCast()) {
9448         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9449           return Res;
9450       }
9451   }
9452     
9453   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9454   // is all undef or zero, we know what it loads.
9455   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9456     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9457       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9458         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9459       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9460         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9461     }
9462   }
9463
9464   if (Op->hasOneUse()) {
9465     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9466     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9467     // exposes redundancy in the code.
9468     //
9469     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9470     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9471     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9472     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9473     // unconditionally.
9474     //
9475     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9476       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9477       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9478           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9479         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9480                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9481         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9482                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9483         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9484       }
9485
9486       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9487       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9488         if (C->isNullValue()) {
9489           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9490           return &LI;
9491         }
9492
9493       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9494       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9495         if (C->isNullValue()) {
9496           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9497           return &LI;
9498         }
9499     }
9500   }
9501   return 0;
9502 }
9503
9504 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9505 /// when possible.
9506 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9507   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9508   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9509
9510   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9511   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9512     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9513
9514     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9515       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9516       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9517       // constants.
9518       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9519         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9520           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9521             Value* Idxs[2];
9522             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9523             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9524             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9525             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9526           }
9527
9528       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9529           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9530                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9531
9532         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9533         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9534         // the store, cast the value to be stored.
9535         Value *NewCast;
9536         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9537         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9538         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9539         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9540         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9541           if (CastSrcTy->isInteger())
9542             opcode = Instruction::IntToPtr;
9543         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9544           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9545             opcode = Instruction::PtrToInt;
9546         }
9547         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9548           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9549         else
9550           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9551             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9552             SI);
9553         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9554       }
9555     }
9556   }
9557   return 0;
9558 }
9559
9560 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9561   Value *Val = SI.getOperand(0);
9562   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9563
9564   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9565     EraseInstFromFunction(SI);
9566     ++NumCombined;
9567     return 0;
9568   }
9569   
9570   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9571   // alloca dead.
9572   if (Ptr->hasOneUse()) {
9573     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9574       EraseInstFromFunction(SI);
9575       ++NumCombined;
9576       return 0;
9577     }
9578     
9579     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9580       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9581           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9582         EraseInstFromFunction(SI);
9583         ++NumCombined;
9584         return 0;
9585       }
9586   }
9587
9588   // Attempt to improve the alignment.
9589   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9590   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9591     SI.setAlignment(KnownAlign);
9592
9593   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9594   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9595   // situation often occurs with bitfield accesses.
9596   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9597   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9598        --ScanInsts) {
9599     --BBI;
9600     
9601     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9602       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9603       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9604         ++NumDeadStore;
9605         ++BBI;
9606         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9607         continue;
9608       }
9609       break;
9610     }
9611     
9612     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9613     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9614     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9615     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9616       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9617         EraseInstFromFunction(SI);
9618         ++NumCombined;
9619         return 0;
9620       }
9621       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9622       // may not be dead.
9623       break;
9624     }
9625     
9626     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9627     if (BBI->mayWriteToMemory())
9628       break;
9629   }
9630   
9631   
9632   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9633
9634   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9635   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9636     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9637       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9638       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9639         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9640       ++NumCombined;
9641     }
9642     return 0;  // Do not modify these!
9643   }
9644
9645   // store undef, Ptr -> noop
9646   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9647     EraseInstFromFunction(SI);
9648     ++NumCombined;
9649     return 0;
9650   }
9651
9652   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9653   // source instead.
9654   if (isa<CastInst>(Ptr))
9655     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9656       return Res;
9657   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9658     if (CE->isCast())
9659       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9660         return Res;
9661
9662   
9663   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9664   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9665   BBI = &SI; ++BBI;
9666   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9667     if (BI->isUnconditional())
9668       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9669         return 0;  // xform done!
9670   
9671   return 0;
9672 }
9673
9674 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9675 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9676 /// into a phi node with a store in the successor.
9677 ///
9678 /// Simplify things like:
9679 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9680 /// into a phi node with a store in the successor.
9681 ///
9682 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9683   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9684   
9685   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9686   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9687   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9688   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9689   
9690   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9691   // the other predecessor.
9692   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9693   BasicBlock *OtherBB = 0;
9694   if (*PI != StoreBB)
9695     OtherBB = *PI;
9696   ++PI;
9697   if (PI == pred_end(DestBB))
9698     return false;
9699   
9700   if (*PI != StoreBB) {
9701     if (OtherBB)
9702       return false;
9703     OtherBB = *PI;
9704   }
9705   if (++PI != pred_end(DestBB))
9706     return false;
9707   
9708   
9709   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9710   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9711   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9712   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9713     return false;
9714   
9715   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9716   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9717   StoreInst *OtherStore = 0;
9718   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9719     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9720     --BBI;
9721     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9722     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9723       return false;
9724   } else {
9725     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9726     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9727     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9728         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9729       return false;
9730     
9731     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9732     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9733     // lives in OtherBB.
9734     for (;; --BBI) {
9735       // Check to see if we find the matching store.
9736       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9737         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9738           return false;
9739         break;
9740       }
9741       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9742       // out of instructions, we can't do the xform.
9743       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9744           BBI == OtherBB->begin())
9745         return false;
9746     }
9747     
9748     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9749     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9750     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9751       // FIXME: This should really be AA driven.
9752       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9753         return false;
9754     }
9755   }
9756   
9757   // Insert a PHI node now if we need it.
9758   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9759   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9760     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9761     PN->reserveOperandSpace(2);
9762     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9763     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9764     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9765   }
9766   
9767   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9768   // insert it.
9769   BBI = DestBB->begin();
9770   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9771   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9772                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9773   
9774   // Nuke the old stores.
9775   EraseInstFromFunction(SI);
9776   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9777   ++NumCombined;
9778   return true;
9779 }
9780
9781
9782 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9783   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9784   Value *X = 0;
9785   BasicBlock *TrueDest;
9786   BasicBlock *FalseDest;
9787   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9788       !isa<Constant>(X)) {
9789     // Swap Destinations and condition...
9790     BI.setCondition(X);
9791     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9792     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9793     return &BI;
9794   }
9795
9796   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9797   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9798   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9799                              TrueDest, FalseDest)))
9800     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9801          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9802       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9803       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9804       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9805       NewSCC->takeName(I);
9806       // Swap Destinations and condition...
9807       BI.setCondition(NewSCC);
9808       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9809       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9810       RemoveFromWorkList(I);
9811       I->eraseFromParent();
9812       AddToWorkList(NewSCC);
9813       return &BI;
9814     }
9815
9816   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9817   ICmpInst::Predicate IPred;
9818   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9819                       TrueDest, FalseDest)))
9820     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9821          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9822          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9823       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9824       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9825       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9826       NewSCC->takeName(I);
9827       // Swap Destinations and condition...
9828       BI.setCondition(NewSCC);
9829       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9830       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9831       RemoveFromWorkList(I);
9832       I->eraseFromParent();;
9833       AddToWorkList(NewSCC);
9834       return &BI;
9835     }
9836
9837   return 0;
9838 }
9839
9840 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9841   Value *Cond = SI.getCondition();
9842   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9843     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9844       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9845         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9846         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9847           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9848                                                 AddRHS));
9849         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9850         AddToWorkList(I);
9851         return &SI;
9852       }
9853   }
9854   return 0;
9855 }
9856
9857 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9858 /// is to leave as a vector operation.
9859 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9860   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9861     return true;
9862   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9863     if (isConstant) return true;
9864     // If all elts are the same, we can extract.
9865     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9866     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9867       if (C->getOperand(i) != Op0)
9868         return false;
9869     return true;
9870   }
9871   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9872   if (!I) return false;
9873   
9874   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9875   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9876   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9877       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9878     return true;
9879   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9880     return true;
9881   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9882     if (BO->hasOneUse() &&
9883         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9884          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9885       return true;
9886   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9887     if (CI->hasOneUse() &&
9888         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9889          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9890       return true;
9891   
9892   return false;
9893 }
9894
9895 /// Read and decode a shufflevector mask.
9896 ///
9897 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9898 /// elements in the input.
9899 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9900   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9901   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9902     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9903   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9904     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9905
9906   std::vector<unsigned> Result;
9907   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9908   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9909     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9910       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9911     else
9912       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9913   return Result;
9914 }
9915
9916 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9917 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9918 /// extracted from the vector.
9919 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9920   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9921   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9922   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9923   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9924     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9925   
9926   if (isa<UndefValue>(V))
9927     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9928   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9929     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9930   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9931     return CP->getOperand(EltNo);
9932   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9933     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9934     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9935       return 0;
9936     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9937     
9938     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9939     // inserted value.
9940     if (EltNo == IIElt) 
9941       return III->getOperand(1);
9942     
9943     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9944     // vector input.
9945     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9946   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9947     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9948     if (InEl < Width)
9949       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9950     else if (InEl < Width*2)
9951       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9952     else
9953       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9954   }
9955   
9956   // Otherwise, we don't know.
9957   return 0;
9958 }
9959
9960 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9961
9962   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9963   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9964     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9965
9966   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9967   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9968     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9969   
9970   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9971     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9972     // with that operand
9973     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9974     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9975       if (C->getOperand(i) != op0) {
9976         op0 = 0; 
9977         break;
9978       }
9979     if (op0)
9980       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9981   }
9982   
9983   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9984   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9985   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9986     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9987     unsigned VectorWidth = 
9988       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9989       
9990     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9991     // crashing the code below.
9992     if (IndexVal >= VectorWidth)
9993       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9994     
9995     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9996     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9997     // property.
9998     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9999       uint64_t UndefElts;
10000       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10001                                                 1 << IndexVal,
10002                                                 UndefElts)) {
10003         EI.setOperand(0, V);
10004         return &EI;
10005       }
10006     }
10007     
10008     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10009       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10010     
10011     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10012     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10013     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10014     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10015       if (const VectorType *VT = 
10016               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10017         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10018           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10019             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10020     }
10021   }
10022   
10023   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10024     if (I->hasOneUse()) {
10025       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10026       // profitable to do so
10027       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10028         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10029         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10030           ExtractElementInst *newEI0 = 
10031             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10032                                    EI.getName()+".lhs");
10033           ExtractElementInst *newEI1 =
10034             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10035                                    EI.getName()+".rhs");
10036           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10037           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10038           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10039         }
10040       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10041         unsigned AS = 
10042           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10043         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
10044                                       PointerType::get(EI.getType(), AS), EI);
10045         GetElementPtrInst *GEP = 
10046           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
10047         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10048         return new LoadInst(GEP);
10049       }
10050     }
10051     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10052       // Extracting the inserted element?
10053       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10054         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10055       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10056       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10057       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10058           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10059         AddUsesToWorkList(EI);
10060         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10061         return &EI;
10062       }
10063     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10064       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10065       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10066       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10067         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10068         Value *Src;
10069         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10070           Src = SVI->getOperand(0);
10071         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10072           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10073           Src = SVI->getOperand(1);
10074         } else {
10075           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10076         }
10077         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10078       }
10079     }
10080   }
10081   return 0;
10082 }
10083
10084 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10085 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10086 /// Otherwise, return false.
10087 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10088                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10089   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10090          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10091   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10092
10093   if (isa<UndefValue>(V)) {
10094     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10095     return true;
10096   } else if (V == LHS) {
10097     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10098       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10099     return true;
10100   } else if (V == RHS) {
10101     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10102       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10103     return true;
10104   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10105     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10106     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10107     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10108     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10109     
10110     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10111       return false;
10112     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10113     
10114     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10115       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10116       // transitively ok.
10117       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10118         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10119         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10120         return true;
10121       }      
10122     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10123       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10124           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10125         unsigned ExtractedIdx =
10126           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10127         
10128         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10129         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10130           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10131           // transitively ok.
10132           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10133             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10134             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10135               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10136                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10137             } else {
10138               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10139               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10140                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10141               
10142             }
10143             return true;
10144           }
10145         }
10146       }
10147     }
10148   }
10149   // TODO: Handle shufflevector here!
10150   
10151   return false;
10152 }
10153
10154 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10155 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10156 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10157 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10158                                      Value *&RHS) {
10159   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10160          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10161          "Invalid shuffle!");
10162   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10163
10164   if (isa<UndefValue>(V)) {
10165     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10166     return V;
10167   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10168     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10169     return V;
10170   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10171     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10172     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10173     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10174     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10175     
10176     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10177       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10178           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10179         unsigned ExtractedIdx =
10180           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10181         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10182         
10183         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10184         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10185         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10186           RHS = EI->getOperand(0);
10187           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10188           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10189             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10190           return V;
10191         }
10192         
10193         if (VecOp == RHS) {
10194           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10195           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10196           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10197             if (i != InsertedIdx)
10198               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10199           }
10200           return V;
10201         }
10202         
10203         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10204         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10205         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10206           return EI->getOperand(0);
10207         
10208       }
10209     }
10210   }
10211   // TODO: Handle shufflevector here!
10212   
10213   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10214   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10215     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10216   return V;
10217 }
10218
10219 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10220   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10221   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10222   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10223   
10224   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10225   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10226     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10227   
10228   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10229   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10230   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10231     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10232         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10233       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10234       unsigned ExtractedIdx =
10235         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10236       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10237       
10238       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10239         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10240       
10241       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10242         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10243       
10244       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10245       // back into the same place, just use the input vector.
10246       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10247         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10248       
10249       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10250       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10251       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10252       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10253       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10254         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10255         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10256         // Build a new shuffle mask.
10257         std::vector<Constant*> Mask;
10258         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10259           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10260         else {
10261           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10262           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10263                                                        NumVectorElts));
10264         } 
10265         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10266         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10267                                      ConstantVector::get(Mask));
10268       }
10269       
10270       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10271       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10272       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10273         std::vector<Constant*> Mask;
10274         Value *RHS = 0;
10275         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10276         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10277         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10278         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10279       }
10280     }
10281   }
10282
10283   return 0;
10284 }
10285
10286
10287 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10288   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10289   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10290   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10291
10292   bool MadeChange = false;
10293   
10294   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10295   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10296     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10297   
10298   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10299   // the undef, change them to undefs.
10300   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10301     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10302     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10303     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10304       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10305         Mask[i] = 2*e;
10306         MadeChange = true;
10307       }
10308     }
10309     
10310     if (MadeChange) {
10311       // Remap any references to RHS to use LHS.
10312       std::vector<Constant*> Elts;
10313       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10314         if (Mask[i] == 2*e)
10315           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10316         else
10317           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10318       }
10319       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10320     }
10321   }
10322   
10323   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10324   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10325   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10326     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10327       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10328       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10329     }
10330     
10331     // Remap any references to RHS to use LHS.
10332     std::vector<Constant*> Elts;
10333     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10334       if (Mask[i] >= 2*e)
10335         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10336       else {
10337         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10338             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10339           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10340         else
10341           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10342         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10343       }
10344     }
10345     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10346     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10347     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10348     LHS = SVI.getOperand(0);
10349     RHS = SVI.getOperand(1);
10350     MadeChange = true;
10351   }
10352   
10353   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10354   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10355     
10356   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10357     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10358     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10359     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10360       
10361     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10362     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10363   }
10364
10365   // Eliminate identity shuffles.
10366   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10367   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10368   
10369   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10370   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10371   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10372   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10373   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10374   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10375   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10376   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10377   // (splat(splat)) -> splat.
10378   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10379     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10380       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10381
10382       std::vector<unsigned> NewMask;
10383       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10384         if (Mask[i] >= 2*e)
10385           NewMask.push_back(2*e);
10386         else
10387           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10388       
10389       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10390       // the replacement.
10391       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10392         std::vector<Constant*> Elts;
10393         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10394           if (NewMask[i] >= e*2) {
10395             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10396           } else {
10397             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10398           }
10399         }
10400         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10401                                      LHSSVI->getOperand(1),
10402                                      ConstantVector::get(Elts));
10403       }
10404     }
10405   }
10406
10407   return MadeChange ? &SVI : 0;
10408 }
10409
10410
10411
10412
10413 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10414 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10415 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10416 /// end of its block.
10417 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10418   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10419
10420   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10421   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10422
10423   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10424   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10425         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10426     return false;
10427
10428   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10429   // the end of block that could change the value.
10430   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10431     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10432          Scan != E; ++Scan)
10433       if (Scan->mayWriteToMemory())
10434         return false;
10435   }
10436
10437   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10438   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10439
10440   I->moveBefore(InsertPos);
10441   ++NumSunkInst;
10442   return true;
10443 }
10444
10445
10446 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10447 /// all reachable code to the worklist.
10448 ///
10449 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10450 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10451 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10452 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10453 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10454 ///
10455 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10456                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10457                                        InstCombiner &IC,
10458                                        const TargetData *TD) {
10459   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10460   Worklist.push_back(BB);
10461
10462   while (!Worklist.empty()) {
10463     BB = Worklist.back();
10464     Worklist.pop_back();
10465     
10466     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10467     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10468     
10469     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10470       Instruction *Inst = BBI++;
10471       
10472       // DCE instruction if trivially dead.
10473       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10474         ++NumDeadInst;
10475         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10476         Inst->eraseFromParent();
10477         continue;
10478       }
10479       
10480       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10481       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10482         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10483         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10484         ++NumConstProp;
10485         Inst->eraseFromParent();
10486         continue;
10487       }
10488      
10489       IC.AddToWorkList(Inst);
10490     }
10491
10492     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10493     // constant, only visit the reachable successor.
10494     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10495     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10496       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10497         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10498         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10499         continue;
10500       }
10501     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10502       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10503         // See if this is an explicit destination.
10504         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10505           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10506             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10507             continue;
10508           }
10509         
10510         // Otherwise it is the default destination.
10511         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10512         continue;
10513       }
10514     }
10515     
10516     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10517       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10518   }
10519 }
10520
10521 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10522   bool Changed = false;
10523   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10524   
10525   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10526              << F.getNameStr() << "\n");
10527
10528   {
10529     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10530     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10531     // track of which blocks we visit.
10532     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10533     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10534
10535     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10536     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10537     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10538     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10539       if (!Visited.count(BB)) {
10540         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10541         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10542           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10543
10544           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10545           ++NumDeadInst;
10546
10547           if (!I->use_empty())
10548             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10549           I->eraseFromParent();
10550         }
10551       }
10552   }
10553
10554   while (!Worklist.empty()) {
10555     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10556     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10557
10558     // Check to see if we can DCE the instruction.
10559     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10560       // Add operands to the worklist.
10561       if (I->getNumOperands() < 4)
10562         AddUsesToWorkList(*I);
10563       ++NumDeadInst;
10564
10565       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10566
10567       I->eraseFromParent();
10568       RemoveFromWorkList(I);
10569       continue;
10570     }
10571
10572     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10573     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10574       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10575
10576       // Add operands to the worklist.
10577       AddUsesToWorkList(*I);
10578       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10579
10580       ++NumConstProp;
10581       I->eraseFromParent();
10582       RemoveFromWorkList(I);
10583       continue;
10584     }
10585
10586     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10587     if (I->hasOneUse()) {
10588       BasicBlock *BB = I->getParent();
10589       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10590       if (UserParent != BB) {
10591         bool UserIsSuccessor = false;
10592         // See if the user is one of our successors.
10593         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10594           if (*SI == UserParent) {
10595             UserIsSuccessor = true;
10596             break;
10597           }
10598
10599         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10600         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10601         // otherwise), we can keep going.
10602         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10603             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10604           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10605           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10606       }
10607     }
10608
10609     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10610 #ifndef NDEBUG
10611     std::string OrigI;
10612 #endif
10613     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10614     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10615       ++NumCombined;
10616       // Should we replace the old instruction with a new one?
10617       if (Result != I) {
10618         DOUT << "IC: Old = " << *I
10619              << "    New = " << *Result;
10620
10621         // Everything uses the new instruction now.
10622         I->replaceAllUsesWith(Result);
10623
10624         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10625         AddToWorkList(Result);
10626         AddUsersToWorkList(*Result);
10627
10628         // Move the name to the new instruction first.
10629         Result->takeName(I);
10630
10631         // Insert the new instruction into the basic block...
10632         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10633         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10634
10635         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10636           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10637             ++InsertPos;
10638
10639         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10640
10641         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10642         // use counts.
10643         AddUsesToWorkList(*I);
10644
10645         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10646         // we do not process an instruction that has been deleted.
10647         RemoveFromWorkList(I);
10648
10649         // Erase the old instruction.
10650         InstParent->getInstList().erase(I);
10651       } else {
10652 #ifndef NDEBUG
10653         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10654              << "    New = " << *I;
10655 #endif
10656
10657         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10658         // if so, remove it.
10659         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10660           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10661           // use counts.
10662           AddUsesToWorkList(*I);
10663
10664           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10665           // occurrences of this instruction.
10666           RemoveFromWorkList(I);
10667           I->eraseFromParent();
10668         } else {
10669           AddToWorkList(I);
10670           AddUsersToWorkList(*I);
10671         }
10672       }
10673       Changed = true;
10674     }
10675   }
10676
10677   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10678     
10679   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10680   WorklistMap.clear();
10681   return Changed;
10682 }
10683
10684
10685 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10686   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10687   
10688   bool EverMadeChange = false;
10689
10690   // Iterate while there is work to do.
10691   unsigned Iteration = 0;
10692   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10693     EverMadeChange = true;
10694   return EverMadeChange;
10695 }
10696
10697 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10698   return new InstCombiner();
10699 }
10700