lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %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. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC 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/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 #include <iostream>
  56 using namespace llvm;
  57 using namespace llvm::PatternMatch;
  58
  59 namespace {
  60   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  61   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  62   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  63   Statistic<> NumDeadStore("instcombine", "Number of dead stores eliminated");
  64   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  65
  66   class InstCombiner : public FunctionPass,
  67                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  68     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  69     std::vector<Instruction*> WorkList;
  70     TargetData *TD;
  71
  72     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  73     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  74     /// now.
  75     ///
  76     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
  77       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  78            UI != UE; ++UI)
  79         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  80     }
  81
  82     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  83     /// the work lists because they might get more simplified now.
  84     ///
  85     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  86       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  87         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  88           WorkList.push_back(Op);
  89     }
  90
  91     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  92     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  93   public:
  94     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  95
  96     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  97       AU.addRequired<TargetData>();
  98       AU.setPreservesCFG();
  99     }
 100
 101     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 102
 103     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 104     // instruction types.  The semantics are as follows:
 105     // Return Value:
 106     //    null        - No change was made
 107     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 108     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 109     //
 110     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 117     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 118     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 119     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 120
 121     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 122                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 123     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 124     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
 125                                      ShiftInst &I);
 126     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 127     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 128                                 Instruction *FI);
 129     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 130     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 131     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 132     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 133     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 134     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 135     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 136     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 137     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 138     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 139     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 140     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
 141
 142     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 143     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 144
 145   private:
 146     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 147     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 148
 149   public:
 150     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 151     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 152     //
 153     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 154       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 155              "New instruction already inserted into a basic block!");
 156       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 157       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 158       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 159       return New;
 160     }
 161
 162     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 163     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 164     /// cast.
 165     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 166       if (V->getType() == Ty) return V;
 167
 168       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 169       WorkList.push_back(C);
 170       return C;
 171     }
 172
 173     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 174     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 175     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 176     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 177     // modified.
 178     //
 179     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 180       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 181       if (&I != V) {
 182         I.replaceAllUsesWith(V);
 183         return &I;
 184       } else {
 185         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 186         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 187         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 188         return &I;
 189       }
 190     }
 191
 192     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
 193     // found to be replacable with another preexisting expression or was
 194     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
 195     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
 196     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
 197     //
 198     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
 199       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
 200       if (Old != New)
 201         Old->replaceAllUsesWith(New);
 202       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
 203         WorkList.push_back(I);
 204       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
 205         WorkList.push_back(I);
 206       return true;
 207     }
 208
 209     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 210     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 211     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 212     // this function.
 213     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 214       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 215       AddUsesToWorkList(I);
 216       removeFromWorkList(&I);
 217       I.eraseFromParent();
 218       return 0;  // Don't do anything with FI
 219     }
 220
 221   private:
 222     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 223     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 224     /// casts that are known to not do anything...
 225     ///
 226     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 227                                    Instruction *InsertBefore);
 228
 229     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 230     // operators.
 231     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 232
 233     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask,
 234                               uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
 235                               unsigned Depth = 0);
 236
 237     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 238     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 239     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 240     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 241
 242     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 243     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 244     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 245     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 246
 247     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 248                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 249
 250     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
 251                               bool isSub, Instruction &I);
 252     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 253                                  bool Inside, Instruction &IB);
 254     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
 255   };
 256
 257   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 258 }
 259
 260 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 261 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 262 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 263   if (isa<Instruction>(V)) {
 264     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 265       return 3;
 266     return 4;
 267   }
 268   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 269   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 270 }
 271
 272 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 273 // it.
 274 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 275   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 276 }
 277
 278 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 279 // though a va_arg area...
 280 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 281   switch (Ty->getTypeID()) {
 282   case Type::SByteTyID:
 283   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 284   case Type::UByteTyID:
 285   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 286   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 287   default:               return Ty;
 288   }
 289 }
 290
 291 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 292 /// return the operand value, otherwise return null.
 293 static Value *isCast(Value *V) {
 294   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 295     return I->getOperand(0);
 296   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 297     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 298       return CE->getOperand(0);
 299   return 0;
 300 }
 301
 302 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 303 // operators:
 304 //
 305 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 306 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 307 //     binary operators.
 308 //
 309 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 310 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 311 //
 312 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 313   bool Changed = false;
 314   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 315     Changed = !I.swapOperands();
 316
 317   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 318   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 319   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 320     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 321       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 322         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 323                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 324                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 325         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 326         I.setOperand(1, Folded);
 327         return true;
 328       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 329         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 330             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 331           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 332           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 333
 334           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 335           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 336           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 337                                                     Op1->getOperand(0),
 338                                                     Op1->getName(), &I);
 339           WorkList.push_back(New);
 340           I.setOperand(0, New);
 341           I.setOperand(1, Folded);
 342           return true;
 343         }
 344     }
 345   return Changed;
 346 }
 347
 348 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 349 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 350 //
 351 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 352   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 353     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 354
 355   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 356   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 357     return ConstantExpr::getNeg(C);
 358   return 0;
 359 }
 360
 361 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 362   if (BinaryOperator::isNot(V))
 363     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 364
 365   // Constants can be considered to be not'ed values...
 366   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 367     return ConstantExpr::getNot(C);
 368   return 0;
 369 }
 370
 371 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 372 // other computations (because it has a constant operand), return the
 373 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 374 // Otherwise, return null.
 375 //
 376 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 377   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 378     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 379       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 380         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 381           return I->getOperand(0);
 382       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 383         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 384           // The multiplier is really 1 << CST.
 385           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 386           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 387           return I->getOperand(0);
 388         }
 389     }
 390   return 0;
 391 }
 392
 393 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 394 /// expression, return it.
 395 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 396   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 397   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 398     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 399       return cast<User>(V);
 400   return false;
 401 }
 402
 403 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 404 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 405   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 406                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 407 }
 408 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 409   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 410                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 411 }
 412
 413 /// GetConstantInType - Return a ConstantInt with the specified type and value.
 414 ///
 415 static ConstantIntegral *GetConstantInType(const Type *Ty, uint64_t Val) {
 416   if (Ty->isUnsigned())
 417     return ConstantUInt::get(Ty, Val);
 418   else if (Ty->getTypeID() == Type::BoolTyID)
 419     return ConstantBool::get(Val);
 420   int64_t SVal = Val;
 421   SVal <<= 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 422   SVal >>= 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 423   return ConstantSInt::get(Ty, SVal);
 424 }
 425
 426
 427 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
 428 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
 429 /// bitsets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
 430 /// processing.
 431 static void ComputeMaskedBits(Value *V, uint64_t Mask, uint64_t &KnownZero,
 432                               uint64_t &KnownOne, unsigned Depth = 0) {
 433   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
 434   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
 435   // it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
 436   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
 437   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
 438   // this won't lose us code quality.
 439   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V)) {
 440     // We know all of the bits for a constant!
 441     KnownOne = CI->getZExtValue() & Mask;
 442     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
 443     return;
 444   }
 445
 446   KnownZero = KnownOne = 0;   // Don't know anything.
 447   if (Depth == 6 || Mask == 0)
 448     return;  // Limit search depth.
 449
 450   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
 451   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 452   if (!I) return;
 453
 454   switch (I->getOpcode()) {
 455   case Instruction::And:
 456     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 457     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 458     Mask &= ~KnownZero;
 459     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 460     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 461     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 462
 463     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 464     KnownOne &= KnownOne2;
 465     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 466     KnownZero |= KnownZero2;
 467     return;
 468   case Instruction::Or:
 469     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 470     Mask &= ~KnownOne;
 471     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 472     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 473     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 474
 475     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 476     KnownZero &= KnownZero2;
 477     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 478     KnownOne |= KnownOne2;
 479     return;
 480   case Instruction::Xor: {
 481     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 482     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 483     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 484     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 485
 486     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 487     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
 488     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 489     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
 490     KnownZero = KnownZeroOut;
 491     return;
 492   }
 493   case Instruction::Select:
 494     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 495     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
 496     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 497     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 498
 499     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 500     KnownOne &= KnownOne2;
 501     KnownZero &= KnownZero2;
 502     return;
 503   case Instruction::Cast: {
 504     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 505     if (!SrcTy->isIntegral()) return;
 506
 507     // If this is an integer truncate or noop, just look in the input.
 508     if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
 509            I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 510       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 511       return;
 512     }
 513
 514     // Sign or Zero extension.  Compute the bits in the result that are not
 515     // present in the input.
 516     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getIntegralTypeMask();
 517     uint64_t NewBits = I->getType()->getIntegralTypeMask() & NotIn;
 518
 519     // Handle zero extension.
 520     if (!SrcTy->isSigned()) {
 521       Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 522       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 523       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 524       // The top bits are known to be zero.
 525       KnownZero |= NewBits;
 526     } else {
 527       // Sign extension.
 528       Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 529       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 530       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 531
 532       // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 533       // top bits of the result.
 534       uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 535       if (KnownZero & InSignBit) {          // Input sign bit known zero
 536         KnownZero |= NewBits;
 537         KnownOne &= ~NewBits;
 538       } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
 539         KnownOne |= NewBits;
 540         KnownZero &= ~NewBits;
 541       } else {                              // Input sign bit unknown
 542         KnownZero &= ~NewBits;
 543         KnownOne &= ~NewBits;
 544       }
 545     }
 546     return;
 547   }
 548   case Instruction::Shl:
 549     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
 550     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 551       Mask >>= SA->getValue();
 552       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
 553       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 554       KnownZero <<= SA->getValue();
 555       KnownOne  <<= SA->getValue();
 556       KnownZero |= (1ULL << SA->getValue())-1;  // low bits known zero.
 557       return;
 558     }
 559     break;
 560   case Instruction::Shr:
 561     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
 562     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 563       // Compute the new bits that are at the top now.
 564       uint64_t HighBits = (1ULL << SA->getValue())-1;
 565       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-SA->getValue();
 566
 567       if (I->getType()->isUnsigned()) {   // Unsigned shift right.
 568         Mask <<= SA->getValue();
 569         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
 570         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
 571         KnownZero >>= SA->getValue();
 572         KnownOne  >>= SA->getValue();
 573         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 574       } else {
 575         Mask <<= SA->getValue();
 576         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
 577         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
 578         KnownZero >>= SA->getValue();
 579         KnownOne  >>= SA->getValue();
 580
 581         // Handle the sign bits.
 582         uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 583         SignBit >>= SA->getValue();  // Adjust to where it is now in the mask.
 584
 585         if (KnownZero & SignBit) {       // New bits are known zero.
 586           KnownZero |= HighBits;
 587         } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
 588           KnownOne |= HighBits;
 589         }
 590       }
 591       return;
 592     }
 593     break;
 594   }
 595 }
 596
 597 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
 598 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
 599 /// for bits that V cannot have.
 600 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0) {
 601   uint64_t KnownZero, KnownOne;
 602   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 603   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 604   return (KnownZero & Mask) == Mask;
 605 }
 606
 607 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the
 608 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
 609 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
 610 /// constant and return true.
 611 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo,
 612                                    uint64_t Demanded) {
 613   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
 614   if (!OpC) return false;
 615
 616   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
 617   if ((~Demanded & OpC->getZExtValue()) == 0)
 618     return false;
 619
 620   // This is producing any bits that are not needed, shrink the RHS.
 621   uint64_t Val = Demanded & OpC->getZExtValue();
 622   I->setOperand(OpNo, GetConstantInType(OpC->getType(), Val));
 623   return true;
 624 }
 625
 626 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
 627 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 628 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 629 // min/max.
 630 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
 631                                                    uint64_t KnownZero,
 632                                                    uint64_t KnownOne,
 633                                                    int64_t &Min, int64_t &Max) {
 634   uint64_t TypeBits = Ty->getIntegralTypeMask();
 635   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
 636
 637   uint64_t SignBit = 1ULL << (Ty->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 638
 639   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
 640   // bit if it is unknown.
 641   Min = KnownOne;
 642   Max = KnownOne|UnknownBits;
 643
 644   if (SignBit & UnknownBits) { // Sign bit is unknown
 645     Min |= SignBit;
 646     Max &= ~SignBit;
 647   }
 648
 649   // Sign extend the min/max values.
 650   int ShAmt = 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 651   Min = (Min << ShAmt) >> ShAmt;
 652   Max = (Max << ShAmt) >> ShAmt;
 653 }
 654
 655 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
 656 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 657 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 658 // min/max.
 659 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
 660                                                      uint64_t KnownZero,
 661                                                      uint64_t KnownOne,
 662                                                      uint64_t &Min,
 663                                                      uint64_t &Max) {
 664   uint64_t TypeBits = Ty->getIntegralTypeMask();
 665   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
 666
 667   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
 668   Min = KnownOne;
 669   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
 670   Max = KnownOne|UnknownBits;
 671 }
 672
 673
 674 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the
 675 /// DemandedMask bits of the result of V are ever used downstream.  If we can
 676 /// use this information to simplify V, do so and return true.  Otherwise,
 677 /// analyze the expression and return a mask of KnownOne and KnownZero bits for
 678 /// the expression (used to simplify the caller).  The KnownZero/One bits may
 679 /// only be accurate for those bits in the DemandedMask.
 680 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t DemandedMask,
 681                                         uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
 682                                         unsigned Depth) {
 683   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V)) {
 684     // We know all of the bits for a constant!
 685     KnownOne = CI->getZExtValue() & DemandedMask;
 686     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 687     return false;
 688   }
 689
 690   KnownZero = KnownOne = 0;
 691   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
 692     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
 693       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 694       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 695       return false;
 696     }
 697     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 698     // just set the DemandedMask to all bits.
 699     DemandedMask = V->getType()->getIntegralTypeMask();
 700   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 701     if (V != UndefValue::get(V->getType()))
 702       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(V->getType()));
 703     return false;
 704   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
 705     return false;
 706   }
 707
 708   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 709   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
 710
 711   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
 712   switch (I->getOpcode()) {
 713   default: break;
 714   case Instruction::And:
 715     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 716     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 717                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 718       return true;
 719     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 720
 721     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
 722     // LHS.
 723     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownZero,
 724                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 725       return true;
 726     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 727
 728     // If all of the demanded bits are known one on one side, return the other.
 729     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 730     if ((DemandedMask & ~KnownZero2 & KnownOne) == (DemandedMask & ~KnownZero2))
 731       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 732     if ((DemandedMask & ~KnownZero & KnownOne2) == (DemandedMask & ~KnownZero))
 733       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 734
 735     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 736     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownZero2)) == DemandedMask)
 737       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(I->getType()));
 738
 739     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 740     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~KnownZero2))
 741       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 742
 743     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 744     KnownOne &= KnownOne2;
 745     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 746     KnownZero |= KnownZero2;
 747     break;
 748   case Instruction::Or:
 749     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 750                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 751       return true;
 752     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 753     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownOne,
 754                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 755       return true;
 756     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 757
 758     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 759     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 760     if ((DemandedMask & ~KnownOne2 & KnownZero) == DemandedMask & ~KnownOne2)
 761       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 762     if ((DemandedMask & ~KnownOne & KnownZero2) == DemandedMask & ~KnownOne)
 763       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 764
 765     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 766     // the other side, just use the 'other' side.
 767     if ((DemandedMask & (~KnownZero) & KnownOne2) ==
 768         (DemandedMask & (~KnownZero)))
 769       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 770       if ((DemandedMask & (~KnownZero2) & KnownOne) ==
 771           (DemandedMask & (~KnownZero2)))
 772         return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 773
 774     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 775     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 776       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 777
 778     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 779     KnownZero &= KnownZero2;
 780     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 781     KnownOne |= KnownOne2;
 782     break;
 783   case Instruction::Xor: {
 784     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 785                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 786       return true;
 787     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 788     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
 789                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 790       return true;
 791     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 792
 793     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 794     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 795     if ((DemandedMask & KnownZero) == DemandedMask)
 796       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 797     if ((DemandedMask & KnownZero2) == DemandedMask)
 798       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
 799
 800     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 801     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
 802     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 803     uint64_t KnownOneOut = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
 804
 805     // If all of the unknown bits are known to be zero on one side or the other
 806     // (but not both) turn this into an *inclusive* or.
 807     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 808     if (uint64_t UnknownBits = DemandedMask & ~(KnownZeroOut|KnownOneOut)) {
 809       if ((UnknownBits & (KnownZero|KnownZero2)) == UnknownBits) {
 810         Instruction *Or =
 811           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 812                                    I->getName());
 813         InsertNewInstBefore(Or, *I);
 814         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
 815       }
 816     }
 817
 818     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 819     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 820     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 821     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 822     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask) { // all known
 823       if ((KnownOne & KnownOne2) == KnownOne) {
 824         Constant *AndC = GetConstantInType(I->getType(),
 825                                            ~KnownOne & DemandedMask);
 826         Instruction *And =
 827           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
 828         InsertNewInstBefore(And, *I);
 829         return UpdateValueUsesWith(I, And);
 830       }
 831     }
 832
 833     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 834     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 835     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 836       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 837
 838     KnownZero = KnownZeroOut;
 839     KnownOne  = KnownOneOut;
 840     break;
 841   }
 842   case Instruction::Select:
 843     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
 844                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 845       return true;
 846     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 847                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 848       return true;
 849     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 850     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 851
 852     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 853     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 854       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 855     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 856       return UpdateValueUsesWith(I, I);
 857
 858     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 859     KnownOne &= KnownOne2;
 860     KnownZero &= KnownZero2;
 861     break;
 862   case Instruction::Cast: {
 863     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 864     if (!SrcTy->isIntegral()) return false;
 865
 866     // If this is an integer truncate or noop, just look in the input.
 867     if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
 868         I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 869       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
 870                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 871         return true;
 872       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 873       break;
 874     }
 875
 876     // Sign or Zero extension.  Compute the bits in the result that are not
 877     // present in the input.
 878     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getIntegralTypeMask();
 879     uint64_t NewBits = I->getType()->getIntegralTypeMask() & NotIn;
 880
 881     // Handle zero extension.
 882     if (!SrcTy->isSigned()) {
 883       DemandedMask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 884       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
 885                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 886         return true;
 887       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 888       // The top bits are known to be zero.
 889       KnownZero |= NewBits;
 890     } else {
 891       // Sign extension.
 892       uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 893       int64_t InputDemandedBits = DemandedMask & SrcTy->getIntegralTypeMask();
 894
 895       // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 896       // bit is demanded.
 897       if (NewBits & DemandedMask)
 898         InputDemandedBits |= InSignBit;
 899
 900       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
 901                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 902         return true;
 903       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 904
 905       // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 906       // top bits of the result.
 907
 908       // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 909       // convert this into a zero extension.
 910       if ((KnownZero & InSignBit) || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 911         // Convert to unsigned first.
 912         Instruction *NewVal;
 913         NewVal = new CastInst(I->getOperand(0), SrcTy->getUnsignedVersion(),
 914                               I->getOperand(0)->getName());
 915         InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 916         // Then cast that to the destination type.
 917         NewVal = new CastInst(NewVal, I->getType(), I->getName());
 918         InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 919         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
 920       } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
 921         KnownOne |= NewBits;
 922         KnownZero &= ~NewBits;
 923       } else {                              // Input sign bit unknown
 924         KnownZero &= ~NewBits;
 925         KnownOne &= ~NewBits;
 926       }
 927     }
 928     break;
 929   }
 930   case Instruction::Shl:
 931     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 932       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask >> SA->getValue(),
 933                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 934         return true;
 935       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 936       KnownZero <<= SA->getValue();
 937       KnownOne  <<= SA->getValue();
 938       KnownZero |= (1ULL << SA->getValue())-1;  // low bits known zero.
 939     }
 940     break;
 941   case Instruction::Shr:
 942     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 943       unsigned ShAmt = SA->getValue();
 944
 945       // Compute the new bits that are at the top now.
 946       uint64_t HighBits = (1ULL << ShAmt)-1;
 947       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShAmt;
 948       uint64_t TypeMask = I->getType()->getIntegralTypeMask();
 949       if (I->getType()->isUnsigned()) {   // Unsigned shift right.
 950         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
 951                                  (DemandedMask << ShAmt) & TypeMask,
 952                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 953           return true;
 954         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 955         KnownZero &= TypeMask;
 956         KnownOne  &= TypeMask;
 957         KnownZero >>= ShAmt;
 958         KnownOne  >>= ShAmt;
 959         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 960       } else {                            // Signed shift right.
 961         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
 962                                  (DemandedMask << ShAmt) & TypeMask,
 963                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 964           return true;
 965         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
 966         KnownZero &= TypeMask;
 967         KnownOne  &= TypeMask;
 968         KnownZero >>= SA->getValue();
 969         KnownOne  >>= SA->getValue();
 970
 971         // Handle the sign bits.
 972         uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 973         SignBit >>= SA->getValue();  // Adjust to where it is now in the mask.
 974
 975         // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 976         // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 977         if ((KnownZero & SignBit) || (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 978           // Convert the input to unsigned.
 979           Instruction *NewVal;
 980           NewVal = new CastInst(I->getOperand(0),
 981                                 I->getType()->getUnsignedVersion(),
 982                                 I->getOperand(0)->getName());
 983           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 984           // Perform the unsigned shift right.
 985           NewVal = new ShiftInst(Instruction::Shr, NewVal, SA, I->getName());
 986           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 987           // Then cast that to the destination type.
 988           NewVal = new CastInst(NewVal, I->getType(), I->getName());
 989           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
 990           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
 991         } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
 992           KnownOne |= HighBits;
 993         }
 994       }
 995     }
 996     break;
 997   }
 998
 999   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1000   // constant.
1001   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
1002     return UpdateValueUsesWith(I, GetConstantInType(I->getType(), KnownOne));
1003   return false;
1004 }
1005
1006 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
1007 // true when both operands are equal...
1008 //
1009 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
1010   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1011          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1012          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
1013 }
1014
1015 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1016 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1017 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1018 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1019 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1020 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1021 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1022 ///
1023 template<typename Functor>
1024 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1025   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1026   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1027
1028   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1029   if (F.shouldApply(LHS))
1030     return F.apply(Root);
1031
1032   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1033   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1034   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1035     // Should we apply this transform to the RHS?
1036     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1037
1038     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1039     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1040       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1041       ShouldApply = true;
1042     }
1043
1044     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1045     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1046     if (ShouldApply) {
1047       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1048
1049       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1050       // and perform the reassociation.
1051       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1052
1053       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1054       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1055
1056       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1057       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1058       if (&Root == TmpLHSI) {
1059         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1060         return 0;
1061       }
1062       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1063       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1064       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1065       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1066       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1067       ARI = Root;
1068
1069       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1070       // get to LHSI.
1071       while (TmpLHSI != LHSI) {
1072         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1073         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1074         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1075         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1076         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1077         ARI = NextLHSI;
1078
1079         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1080         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1081         TmpLHSI = NextLHSI;
1082         ExtraOperand = NextOp;
1083       }
1084
1085       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1086       // the transformation...
1087       return F.apply(Root);
1088     }
1089
1090     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1091   }
1092   return 0;
1093 }
1094
1095
1096 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1097 struct AddRHS {
1098   Value *RHS;
1099   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1100   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1101   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1102     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
1103                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
1104   }
1105 };
1106
1107 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1108 //                 iff C1&C2 == 0
1109 struct AddMaskingAnd {
1110   Constant *C2;
1111   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1112   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1113     ConstantInt *C1;
1114     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1115            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1116   }
1117   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1118     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1119   }
1120 };
1121
1122 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1123                                              InstCombiner *IC) {
1124   if (isa<CastInst>(I)) {
1125     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1126       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
1127
1128     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
1129                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
1130   }
1131
1132   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1133   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1134   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1135
1136   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1137     if (ConstIsRHS)
1138       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1139     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1140   }
1141
1142   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1143   if (!ConstIsRHS)
1144     std::swap(Op0, Op1);
1145   Instruction *New;
1146   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1147     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1148   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
1149     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
1150   else {
1151     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1152     abort();
1153   }
1154   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1155 }
1156
1157 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1158 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1159 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1160 // not have a second operand.
1161 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1162                                      InstCombiner *IC) {
1163   // Don't modify shared select instructions
1164   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1165   Value *TV = SI->getOperand(1);
1166   Value *FV = SI->getOperand(2);
1167
1168   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1169     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1170     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
1171
1172     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1173     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1174
1175     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1176                           SelectFalseVal);
1177   }
1178   return 0;
1179 }
1180
1181
1182 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1183 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1184 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1185 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1186   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1187   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1188   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
1189       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
1190
1191   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
1192   // cannot do the transformation.
1193   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
1194     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
1195       return 0;
1196
1197   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1198   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
1199   I.setName("");
1200   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1201   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1202
1203   // Next, add all of the operands to the PHI.
1204   if (I.getNumOperands() == 2) {
1205     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1206     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1207       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
1208       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
1209                          PN->getIncomingBlock(i));
1210     }
1211   } else {
1212     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
1213     const Type *RetTy = I.getType();
1214     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1215       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
1216       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
1217                          PN->getIncomingBlock(i));
1218     }
1219   }
1220   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1221 }
1222
1223 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1224   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1225   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1226
1227   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1228     // X + undef -> undef
1229     if (isa<UndefValue>(RHS))
1230       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1231
1232     // X + 0 --> X
1233     if (!I.getType()->isFloatingPoint()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1234       if (RHSC->isNullValue())
1235         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1236     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1237       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1238         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1239     }
1240
1241     // X + (signbit) --> X ^ signbit
1242     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1243       uint64_t Val = CI->getZExtValue();
1244       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
1245         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1246     }
1247
1248     if (isa<PHINode>(LHS))
1249       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1250         return NV;
1251
1252     ConstantInt *XorRHS = 0;
1253     Value *XorLHS = 0;
1254     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1255       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1256       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
1257       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
1258
1259       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
1260       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
1261       unsigned Size = 32;
1262       do {
1263         if (TySizeBits > Size) {
1264           bool Found = false;
1265           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1266           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1267           if (RHSSExt == CFF80Val) {
1268             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
1269               Found = true;
1270           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
1271             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
1272               Found = true;
1273           }
1274           if (Found) {
1275             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1276             uint64_t Mask = ~0ULL;
1277             Mask <<= 64-(TySizeBits-Size);
1278             Mask &= XorLHS->getType()->getIntegralTypeMask();
1279             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
1280               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1281             goto FoundSExt;
1282           }
1283         }
1284         Size >>= 1;
1285         C0080Val >>= Size;
1286         CFF80Val >>= Size;
1287       } while (Size >= 8);
1288
1289 FoundSExt:
1290       const Type *MiddleType = 0;
1291       switch (Size) {
1292       default: break;
1293       case 32: MiddleType = Type::IntTy; break;
1294       case 16: MiddleType = Type::ShortTy; break;
1295       case 8:  MiddleType = Type::SByteTy; break;
1296       }
1297       if (MiddleType) {
1298         Instruction *NewTrunc = new CastInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1299         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1300         return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
1301       }
1302     }
1303   }
1304
1305   // X + X --> X << 1
1306   if (I.getType()->isInteger()) {
1307     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
1308
1309     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
1310       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1311         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
1312           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
1313     }
1314     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
1315       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1316         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
1317           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
1318     }
1319   }
1320
1321   // -A + B  -->  B - A
1322   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
1323     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
1324
1325   // A + -B  -->  A - B
1326   if (!isa<Constant>(RHS))
1327     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1328       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
1329
1330
1331   ConstantInt *C2;
1332   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
1333     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
1334       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
1335
1336     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
1337     ConstantInt *C1;
1338     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
1339       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
1340   }
1341
1342   // X + X*C --> X * (C+1)
1343   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
1344     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
1345
1346
1347   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1348   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
1349     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
1350
1351   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1352     Value *X = 0;
1353     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
1354       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1355       return BinaryOperator::createSub(C, X);
1356     }
1357
1358     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1359     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
1360       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
1361       if (Anded == CRHS) {
1362         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1363         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1364         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
1365
1366         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1367         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
1368         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getIntegralTypeMask();
1369
1370         // See if the and mask includes all of these bits.
1371         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
1372
1373         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1374           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1375           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
1376                                                             LHS->getName()), I);
1377           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
1378         }
1379       }
1380     }
1381
1382     // Try to fold constant add into select arguments.
1383     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
1384       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1385         return R;
1386   }
1387
1388   return Changed ? &I : 0;
1389 }
1390
1391 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
1392 // highest order bit set.
1393 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
1394   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1395   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
1396 }
1397
1398 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
1399 ///
1400 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
1401   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
1402     const Type *CTy = CI->getType();
1403     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
1404     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
1405       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
1406         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1407     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
1408       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1409   }
1410   return V;
1411 }
1412
1413 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1414   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1415
1416   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
1417     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1418
1419   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1420   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
1421     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
1422
1423   if (isa<UndefValue>(Op0))
1424     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1425   if (isa<UndefValue>(Op1))
1426     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1427
1428   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1429     // Replace (-1 - A) with (~A)...
1430     if (C->isAllOnesValue())
1431       return BinaryOperator::createNot(Op1);
1432
1433     // C - ~X == X + (1+C)
1434     Value *X = 0;
1435     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1436       return BinaryOperator::createAdd(X,
1437                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
1438     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
1439     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
1440     if (C->isNullValue()) {
1441       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
1442       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
1443         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
1444           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
1445             const Type *NewTy;
1446             if (SI->getType()->isSigned())
1447               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
1448             else
1449               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
1450             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1451             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1452               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
1453               // value, then the new shift, then the new cast.
1454               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
1455                                                  SI->getOperand(0)->getName());
1456               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
1457               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
1458                                                     CU, SI->getName());
1459               if (NewShift->getType() == I.getType())
1460                 return NewShift;
1461               else {
1462                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1463                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
1464               }
1465             }
1466           }
1467     }
1468
1469     // Try to fold constant sub into select arguments.
1470     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1471       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1472         return R;
1473
1474     if (isa<PHINode>(Op0))
1475       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1476         return NV;
1477   }
1478
1479   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1480     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1481         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
1482       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1483         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
1484       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1485         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
1486       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
1487         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
1488           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
1489           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
1490                                            Op1I->getOperand(0));
1491       }
1492     }
1493
1494     if (Op1I->hasOneUse()) {
1495       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
1496       // is not used by anyone else...
1497       //
1498       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1499           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
1500         // Swap the two operands of the subexpr...
1501         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
1502         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
1503         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
1504
1505         // Create the new top level add instruction...
1506         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
1507       }
1508
1509       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
1510       //
1511       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
1512           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
1513         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
1514
1515         Value *NewNot =
1516           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
1517         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
1518       }
1519
1520       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
1521       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
1522         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1523           if (CSI->isNullValue())
1524             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
1525               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
1526                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
1527
1528       // X - X*C --> X * (1-C)
1529       ConstantInt *C2 = 0;
1530       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
1531         Constant *CP1 =
1532           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
1533         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
1534       }
1535     }
1536   }
1537
1538   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
1539     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1540       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1541         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
1542           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1543         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
1544           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1545       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1546         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
1547           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
1548       }
1549
1550   ConstantInt *C1;
1551   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
1552     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
1553       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
1554       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
1555     }
1556
1557     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
1558     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
1559       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
1560   }
1561   return 0;
1562 }
1563
1564 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
1565 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
1566 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
1567   if (RHS->getType()->isSigned()) {
1568     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
1569     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
1570            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
1571   } else {
1572     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
1573     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
1574     // the size of the integer type.
1575     if (Opcode == Instruction::SetGE)
1576       return RHSC->getValue() ==
1577         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1578     if (Opcode == Instruction::SetGT)
1579       return RHSC->getValue() ==
1580         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
1581   }
1582   return false;
1583 }
1584
1585 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
1586   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1587   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1588
1589   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
1590     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1591
1592   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
1593   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
1594     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1595
1596       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
1597       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1598         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
1599           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1600             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
1601                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
1602
1603       if (CI->isNullValue())
1604         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
1605       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
1606         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1607       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1608         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
1609
1610       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
1611       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
1612         uint64_t C = Log2_64(Val);
1613         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
1614                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1615       }
1616     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1617       if (Op1F->isNullValue())
1618         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1619
1620       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
1621       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
1622       if (Op1F->getValue() == 1.0)
1623         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
1624     }
1625
1626     // Try to fold constant mul into select arguments.
1627     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1628       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1629         return R;
1630
1631     if (isa<PHINode>(Op0))
1632       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1633         return NV;
1634   }
1635
1636   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1637     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
1638       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
1639
1640   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
1641   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
1642   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
1643   // formed.
1644   CastInst *BoolCast = 0;
1645   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
1646     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1647       BoolCast = CI;
1648   if (!BoolCast)
1649     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
1650       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1651         BoolCast = CI;
1652   if (BoolCast) {
1653     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
1654       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
1655       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
1656
1657       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
1658       // multiply into a shift/and combination.
1659       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
1660           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
1661         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
1662         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
1663                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1664         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
1665           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
1666           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
1667                                                     SCIOp0->getName()), I);
1668         }
1669
1670         Value *V =
1671           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
1672                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
1673                                             ".mask"), I);
1674
1675         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1676         // or truncate to the multiply type.
1677         if (I.getType() != V->getType())
1678           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1679
1680         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1681         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1682       }
1683     }
1684   }
1685
1686   return Changed ? &I : 0;
1687 }
1688
1689 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1690   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1691
1692   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1693     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1694   if (isa<UndefValue>(Op1))
1695     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1696
1697   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1698     // div X, 1 == X
1699     if (RHS->equalsInt(1))
1700       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1701
1702     // div X, -1 == -X
1703     if (RHS->isAllOnesValue())
1704       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1705
1706     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1707       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1708         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1709           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1710           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1711                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1712         }
1713
1714     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1715     // if so, convert to a right shift.
1716     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1717       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1718         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1719           uint64_t C = Log2_64(Val);
1720           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1721                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1722         }
1723
1724     // -X/C -> X/-C
1725     if (RHS->getType()->isSigned())
1726       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1727         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1728
1729     if (!RHS->isNullValue()) {
1730       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1731         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1732           return R;
1733       if (isa<PHINode>(Op0))
1734         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1735           return NV;
1736     }
1737   }
1738
1739   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1740   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1741   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1742     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1743       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1744         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1745           I.setOperand(1, SFO);
1746           return &I;
1747         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1748           I.setOperand(1, STO);
1749           return &I;
1750         }
1751
1752         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1753         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1754           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1755           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1756           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1757                                            TC, SI->getName()+".t");
1758           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1759
1760           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1761           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1762                                            FC, SI->getName()+".f");
1763           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1764           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1765         }
1766       }
1767
1768   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1769   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1770     if (LHS->equalsInt(0))
1771       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1772
1773   if (I.getType()->isSigned()) {
1774     // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1775     // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1776     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1777     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1778       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1779       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1780       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1781       Value *RHS;
1782       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1783         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1784       else
1785         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1786       Instruction *Div = BinaryOperator::createDiv(LHS, RHS, I.getName());
1787       InsertNewInstBefore(Div, I);
1788       return new CastInst(Div, I.getType());
1789     }
1790   } else {
1791     // Known to be an unsigned division.
1792     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1793       // Turn A / (C1 << N), where C1 is "1<<C2" into A >> (N+C2) [udiv only].
1794       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1795           isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1796         unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1797         if (isPowerOf2_64(C1)) {
1798           unsigned C2 = Log2_64(C1);
1799           Value *Add = RHSI->getOperand(1);
1800           if (C2) {
1801             Constant *C2V = ConstantUInt::get(Add->getType(), C2);
1802             Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Add, C2V,
1803                                                                 "tmp"), I);
1804           }
1805           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0, Add);
1806         }
1807       }
1808     }
1809   }
1810
1811   return 0;
1812 }
1813
1814
1815 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1816   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1817   if (I.getType()->isSigned()) {
1818     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1819       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1820           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1821         // X % -Y -> X % Y
1822         AddUsesToWorkList(I);
1823         I.setOperand(1, RHSNeg);
1824         return &I;
1825       }
1826
1827     // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1828     // unsigned inputs), turn this into a urem.
1829     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1830     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1831       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1832       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1833       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1834       Value *RHS;
1835       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1836         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1837       else
1838         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1839       Instruction *Rem = BinaryOperator::createRem(LHS, RHS, I.getName());
1840       InsertNewInstBefore(Rem, I);
1841       return new CastInst(Rem, I.getType());
1842     }
1843   }
1844
1845   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1846     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1847   if (isa<UndefValue>(Op1))
1848     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1849
1850   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1851     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1852       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1853
1854     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1855     // if so, convert to a bitwise and.
1856     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1857       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1858         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1859           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1860                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1861
1862     if (!RHS->isNullValue()) {
1863       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1864         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1865           return R;
1866       if (isa<PHINode>(Op0))
1867         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1868           return NV;
1869     }
1870   }
1871
1872   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1873   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1874   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1875     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1876       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1877         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1878           I.setOperand(1, SFO);
1879           return &I;
1880         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1881           I.setOperand(1, STO);
1882           return &I;
1883         }
1884
1885         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1886             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1887           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1888                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1889           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1890                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1891           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1892         }
1893       }
1894
1895   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1896   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1897     if (LHS->equalsInt(0))
1898       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1899
1900
1901   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1902     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1) [urem only].
1903     if (I.getType()->isUnsigned() &&
1904         RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1905         isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1906       unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1907       if (isPowerOf2_64(C1)) {
1908         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
1909         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
1910                                                                    "tmp"), I);
1911         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
1912       }
1913     }
1914   }
1915
1916   return 0;
1917 }
1918
1919 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1920 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1921   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1922     return CU->getValue() == C->getType()->getIntegralTypeMask()-1;
1923
1924   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1925
1926   // Calculate 0111111111..11111
1927   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1928   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1929   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1930   return CS->getValue() == Val-1;
1931 }
1932
1933 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1934 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1935   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1936     return CU->getValue() == 1;
1937
1938   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1939
1940   // Calculate 1111111111000000000000
1941   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1942   int64_t Val = -1;                    // All ones
1943   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1944   return CS->getValue() == Val+1;
1945 }
1946
1947 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1948 // constant.
1949 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1950   uint64_t V = CI->getRawValue();
1951   return V && (V & (V-1)) == 0;
1952 }
1953
1954 #if 0   // Currently unused
1955 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1956 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1957   uint64_t V = CI->getRawValue();
1958
1959   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1960   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1961
1962   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1963   return U && V && (U & V) == 0;
1964 }
1965 #endif
1966
1967 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1968 // This is the same as lowones(~X).
1969 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1970   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1971   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
1972
1973   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1974   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1975
1976   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1977   return U && V && (U & V) == 0;
1978 }
1979
1980
1981 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1982 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1983 ///
1984 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1985 ///
1986 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1987 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1988 /// if A < B.
1989 ///
1990 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1991   switch (SCI->getOpcode()) {
1992     // False -> 0
1993   case Instruction::SetGT: return 1;
1994   case Instruction::SetEQ: return 2;
1995   case Instruction::SetGE: return 3;
1996   case Instruction::SetLT: return 4;
1997   case Instruction::SetNE: return 5;
1998   case Instruction::SetLE: return 6;
1999     // True -> 7
2000   default:
2001     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
2002     return 0;
2003   }
2004 }
2005
2006 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
2007 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
2008 /// SetCC instruction.
2009 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
2010   switch (Opcode) {
2011   case 0: return ConstantBool::False;
2012   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
2013   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
2014   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
2015   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
2016   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
2017   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
2018   case 7: return ConstantBool::True;
2019   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
2020   }
2021 }
2022
2023 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2024 struct FoldSetCCLogical {
2025   InstCombiner &IC;
2026   Value *LHS, *RHS;
2027   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
2028     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
2029   bool shouldApply(Value *V) const {
2030     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
2031       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
2032               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
2033     return false;
2034   }
2035   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
2036     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
2037     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
2038       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
2039       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
2040     }
2041
2042     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
2043     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
2044     unsigned Code;
2045     switch (Log.getOpcode()) {
2046     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2047     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2048     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2049     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2050     }
2051
2052     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
2053     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2054       return I;
2055     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2056     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2057   }
2058 };
2059
2060 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2061 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2062 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
2063 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2064                                     ConstantIntegral *OpRHS,
2065                                     ConstantIntegral *AndRHS,
2066                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2067   Value *X = Op->getOperand(0);
2068   Constant *Together = 0;
2069   if (!isa<ShiftInst>(Op))
2070     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
2071
2072   switch (Op->getOpcode()) {
2073   case Instruction::Xor:
2074     if (Op->hasOneUse()) {
2075       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2076       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
2077       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
2078       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2079       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2080     }
2081     break;
2082   case Instruction::Or:
2083     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2084       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2085
2086     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2087       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2088       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
2089       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
2090       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
2091       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
2092     }
2093     break;
2094   case Instruction::Add:
2095     if (Op->hasOneUse()) {
2096       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2097       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2098       // single bit constant.
2099       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
2100
2101       // Clear bits that are not part of the constant.
2102       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getIntegralTypeMask();
2103
2104       // If there is only one bit set...
2105       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2106         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2107         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2108         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2109         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
2110
2111         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2112         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2113           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2114           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2115           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2116           // no effect.
2117           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2118             TheAnd.setOperand(0, X);
2119             return &TheAnd;
2120           } else {
2121             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
2122             // Pull the XOR out of the AND.
2123             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
2124             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
2125             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
2126           }
2127         }
2128       }
2129     }
2130     break;
2131
2132   case Instruction::Shl: {
2133     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2134     // the anded constant includes them, clear them now!
2135     //
2136     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2137     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
2138     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
2139
2140     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
2141       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
2142     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
2143       TheAnd.setOperand(1, CI);
2144       return &TheAnd;
2145     }
2146     break;
2147   }
2148   case Instruction::Shr:
2149     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2150     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
2151     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
2152     //
2153     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
2154       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2155       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
2156       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2157
2158       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
2159         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
2160       } else if (CI != AndRHS) {
2161         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
2162         return &TheAnd;
2163       }
2164     } else {   // Signed shr.
2165       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
2166       // with an and.
2167       if (Op->hasOneUse()) {
2168         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2169         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
2170         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2171         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
2172           // Make the argument unsigned.
2173           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
2174           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
2175                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
2176                                    TheAnd);
2177           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
2178                                                     OpRHS, Op->getName()),
2179                                       TheAnd);
2180           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
2181           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
2182                                                              TheAnd.getName()),
2183                                       TheAnd);
2184           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
2185         }
2186       }
2187     }
2188     break;
2189   }
2190   return 0;
2191 }
2192
2193
2194 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
2195 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
2196 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
2197 /// insert new instructions.
2198 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
2199                                            bool Inside, Instruction &IB) {
2200   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
2201          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
2202   if (Inside) {
2203     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
2204       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
2205     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
2206       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
2207
2208     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2209     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
2210     InsertNewInstBefore(Add, IB);
2211     // Convert to unsigned for the comparison.
2212     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2213     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
2214     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
2215     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2216     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2217   }
2218
2219   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
2220     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
2221
2222   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
2223   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
2224     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
2225
2226   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
2227   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2228   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
2229   InsertNewInstBefore(Add, IB);
2230   // Convert to unsigned for the comparison.
2231   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2232   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
2233   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
2234   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2235   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2236 }
2237
2238 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
2239 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
2240 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
2241 // not, since all 1s are not contiguous.
2242 static bool isRunOfOnes(ConstantIntegral *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
2243   uint64_t V = Val->getRawValue();
2244   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
2245
2246   // look for the first zero bit after the run of ones
2247   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
2248   // look for the first non-zero bit
2249   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
2250   return true;
2251 }
2252
2253
2254
2255 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
2256 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
2257 /// the following xforms:
2258 ///
2259 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
2260 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2261 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2262 ///
2263 /// return (A +/- B).
2264 ///
2265 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
2266                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
2267                                         Instruction &I) {
2268   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2269   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
2270       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
2271
2272   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2273
2274   switch (LHSI->getOpcode()) {
2275   default: return 0;
2276   case Instruction::And:
2277     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
2278       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
2279       if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0)
2280         break;
2281
2282       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
2283       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
2284       // is all N is, ignore it.
2285       unsigned MB, ME;
2286       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
2287         uint64_t Mask = RHS->getType()->getIntegralTypeMask();
2288         Mask >>= 64-MB+1;
2289         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
2290           break;
2291       }
2292     }
2293     return 0;
2294   case Instruction::Or:
2295   case Instruction::Xor:
2296     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
2297     if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0 &&
2298         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
2299       break;
2300     return 0;
2301   }
2302
2303   Instruction *New;
2304   if (isSub)
2305     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2306   else
2307     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2308   return InsertNewInstBefore(New, I);
2309 }
2310
2311 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
2312   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2313   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2314
2315   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
2316     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2317
2318   // and X, X = X
2319   if (Op0 == Op1)
2320     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2321
2322   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2323   // purpose is to compute bits we don't care about.
2324   uint64_t KnownZero, KnownOne;
2325   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
2326                            KnownZero, KnownOne))
2327     return &I;
2328
2329   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2330     uint64_t AndRHSMask = AndRHS->getZExtValue();
2331     uint64_t TypeMask = Op0->getType()->getIntegralTypeMask();
2332     uint64_t NotAndRHS = AndRHSMask^TypeMask;
2333
2334     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
2335     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
2336       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
2337       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
2338       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
2339       switch (Op0I->getOpcode()) {
2340       case Instruction::Xor:
2341       case Instruction::Or:
2342         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
2343         if (Op0I->hasOneUse()) {
2344           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
2345             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
2346             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
2347                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
2348             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
2349             return BinaryOperator::create(
2350                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
2351           }
2352           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
2353               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
2354             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
2355             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
2356                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
2357             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
2358             return BinaryOperator::create(
2359                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
2360           }
2361         }
2362
2363         break;
2364       case Instruction::Add:
2365         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2366         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2367         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2368         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
2369           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2370         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
2371           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
2372         break;
2373
2374       case Instruction::Sub:
2375         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2376         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2377         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2378         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
2379           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2380         break;
2381       }
2382
2383       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2384         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
2385           return Res;
2386     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2387       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
2388
2389       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
2390       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
2391       // frequently occurs for bitfield accesses.
2392       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
2393         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
2394               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
2395             CastOp->getNumOperands() == 2)
2396           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
2397             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
2398               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
2399               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
2400               // This will folds the two ands together, which may allow other
2401               // simplifications.
2402               Instruction *NewCast =
2403                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
2404                              CastOp->getName()+".shrunk");
2405               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
2406
2407               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2408               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
2409               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
2410             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
2411               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
2412               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
2413               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2414               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
2415                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
2416             }
2417       }
2418     }
2419
2420     // Try to fold constant and into select arguments.
2421     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2422       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2423         return R;
2424     if (isa<PHINode>(Op0))
2425       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2426         return NV;
2427   }
2428
2429   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
2430   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
2431
2432   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
2433     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2434
2435   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
2436   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2437     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
2438                                                I.getName()+".demorgan");
2439     InsertNewInstBefore(Or, I);
2440     return BinaryOperator::createNot(Or);
2441   }
2442
2443   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
2444     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2445     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2446       return R;
2447
2448     Value *LHSVal, *RHSVal;
2449     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2450     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2451     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2452       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2453         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
2454             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2455             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2456             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2457           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2458           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2459           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2460           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2461             std::swap(LHS, RHS);
2462             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2463             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2464           }
2465
2466           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2467           // comparing a value against two constants and and'ing the result
2468           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2469           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2470           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2471           // equal.
2472           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2473
2474           switch (LHSCC) {
2475           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2476           case Instruction::SetEQ:
2477             switch (RHSCC) {
2478             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2479             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
2480             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
2481               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2482             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
2483             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
2484               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2485             }
2486           case Instruction::SetNE:
2487             switch (RHSCC) {
2488             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2489             case Instruction::SetLT:
2490               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
2491                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
2492               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
2493             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
2494             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
2495               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2496             case Instruction::SetNE:
2497               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
2498                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2499                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2500                                                       LHSVal->getName()+".off");
2501                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2502                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2503                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2504                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
2505                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2506                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2507               }
2508               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
2509             }
2510             break;
2511           case Instruction::SetLT:
2512             switch (RHSCC) {
2513             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2514             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
2515             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
2516               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2517             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
2518             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
2519               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2520             }
2521           case Instruction::SetGT:
2522             switch (RHSCC) {
2523             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2524             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
2525               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2526             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
2527               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2528             case Instruction::SetNE:
2529               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
2530                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
2531               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
2532             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
2533               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
2534             }
2535           }
2536         }
2537   }
2538
2539   return Changed ? &I : 0;
2540 }
2541
2542 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
2543   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2544   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2545
2546   if (isa<UndefValue>(Op1))
2547     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
2548                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2549
2550   // or X, X = X
2551   if (Op0 == Op1)
2552     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2553
2554   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2555   // purpose is to compute bits we don't care about.
2556   uint64_t KnownZero, KnownOne;
2557   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
2558                            KnownZero, KnownOne))
2559     return &I;
2560
2561   // or X, -1 == -1
2562   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2563     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
2564     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
2565     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2566       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
2567       Op0->setName("");
2568       InsertNewInstBefore(Or, I);
2569       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
2570     }
2571
2572     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
2573     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2574       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
2575       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
2576       InsertNewInstBefore(Or, I);
2577       return BinaryOperator::createXor(Or,
2578                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
2579     }
2580
2581     // Try to fold constant and into select arguments.
2582     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2583       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2584         return R;
2585     if (isa<PHINode>(Op0))
2586       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2587         return NV;
2588   }
2589
2590   Value *A = 0, *B = 0;
2591   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2592
2593   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2594     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
2595       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2596   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2597     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
2598       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2599
2600   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2601   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2602       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getZExtValue())) {
2603     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
2604     Op0->setName("");
2605     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2606   }
2607
2608   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2609   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2610       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getZExtValue())) {
2611     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
2612     Op0->setName("");
2613     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2614   }
2615
2616   // (A & C1)|(B & C2)
2617   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2618       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
2619
2620     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
2621       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
2622
2623
2624     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
2625     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
2626     // replace with V+N.
2627     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
2628       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
2629       if ((C2->getRawValue() & (C2->getRawValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
2630           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2631         // Add commutes, try both ways.
2632         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getZExtValue()))
2633           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2634         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getZExtValue()))
2635           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2636       }
2637       // Or commutes, try both ways.
2638       if ((C1->getRawValue() & (C1->getRawValue()+1)) == 0 &&
2639           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2640         // Add commutes, try both ways.
2641         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getZExtValue()))
2642           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2643         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getZExtValue()))
2644           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2645       }
2646     }
2647   }
2648
2649   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
2650     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
2651       return ReplaceInstUsesWith(I,
2652                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2653   } else {
2654     A = 0;
2655   }
2656   // Note, A is still live here!
2657   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
2658     if (Op0 == B)
2659       return ReplaceInstUsesWith(I,
2660                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2661
2662     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2663     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2664       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
2665                                               I.getName()+".demorgan"), I);
2666       return BinaryOperator::createNot(And);
2667     }
2668   }
2669
2670   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2671   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
2672     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2673       return R;
2674
2675     Value *LHSVal, *RHSVal;
2676     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2677     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2678     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2679       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2680         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
2681             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2682             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2683             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2684           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2685           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2686           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2687           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2688             std::swap(LHS, RHS);
2689             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2690             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2691           }
2692
2693           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2694           // comparing a value against two constants and or'ing the result
2695           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2696           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2697           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2698           // equal.
2699           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2700
2701           switch (LHSCC) {
2702           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2703           case Instruction::SetEQ:
2704             switch (RHSCC) {
2705             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2706             case Instruction::SetEQ:
2707               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
2708                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2709                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2710                                                       LHSVal->getName()+".off");
2711                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2712                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2713                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2714                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
2715                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2716                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2717               }
2718               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
2719
2720             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2721               break;
2722             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2723             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2724               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2725             }
2726             break;
2727           case Instruction::SetNE:
2728             switch (RHSCC) {
2729             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2730             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2731             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2732               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2733             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2734             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2735               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2736             }
2737             break;
2738           case Instruction::SetLT:
2739             switch (RHSCC) {
2740             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2741             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2742               break;
2743             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2744               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2745             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2746             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2747               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2748             }
2749             break;
2750           case Instruction::SetGT:
2751             switch (RHSCC) {
2752             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2753             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2754             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2755               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2756             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2757             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2758               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2759             }
2760           }
2761         }
2762   }
2763
2764   return Changed ? &I : 0;
2765 }
2766
2767 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2768 struct XorSelf {
2769   Value *RHS;
2770   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2771   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2772   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2773     return &Xor;
2774   }
2775 };
2776
2777
2778 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2779   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2780   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2781
2782   if (isa<UndefValue>(Op1))
2783     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2784
2785   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2786   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2787     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2788     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2789   }
2790
2791   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2792   // purpose is to compute bits we don't care about.
2793   uint64_t KnownZero, KnownOne;
2794   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
2795                            KnownZero, KnownOne))
2796     return &I;
2797
2798   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2799     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2800       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2801       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2802         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2803           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2804                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2805
2806       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2807       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2808         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2809           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2810           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2811                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2812           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2813         }
2814
2815       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2816       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2817         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2818         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2819           Instruction *NotY =
2820             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2821                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2822           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2823           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2824         }
2825       }
2826
2827       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2828         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2829           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2830           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2831             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2832             return BinaryOperator::createSub(
2833                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2834                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2835                                           Op0I->getOperand(0));
2836           }
2837         }
2838     }
2839
2840     // Try to fold constant and into select arguments.
2841     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2842       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2843         return R;
2844     if (isa<PHINode>(Op0))
2845       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2846         return NV;
2847   }
2848
2849   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2850     if (X == Op1)
2851       return ReplaceInstUsesWith(I,
2852                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2853
2854   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2855     if (X == Op0)
2856       return ReplaceInstUsesWith(I,
2857                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2858
2859   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2860     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2861       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2862         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2863         I.swapOperands();
2864         std::swap(Op0, Op1);
2865       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2866         I.swapOperands();
2867         std::swap(Op0, Op1);
2868       }
2869     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2870       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2871         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2872       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2873         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2874     }
2875
2876   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2877     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2878       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2879         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2880       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2881         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2882                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2883         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2884       }
2885     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2886       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2887         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2888       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2889         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2890     }
2891
2892   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2893   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2894     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2895       return R;
2896
2897   return Changed ? &I : 0;
2898 }
2899
2900 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2901 /// overflowed for this type.
2902 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2903                             ConstantInt *In2) {
2904   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2905   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2906 }
2907
2908 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2909   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2910 }
2911
2912 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2913 /// overflowed for this type.
2914 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2915                             ConstantInt *In2) {
2916   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2917
2918   if (In1->getType()->isUnsigned())
2919     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2920            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2921   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2922     return false;
2923   if (isPositive(In1))
2924     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2925            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2926   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2927          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2928 }
2929
2930 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2931 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2932 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2933 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2934   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2935   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2936   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2937   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2938   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2939
2940   // Build a mask for high order bits.
2941   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
2942
2943   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2944     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2945     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2946     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2947                                             SIntPtrTy);
2948     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2949       if (!OpC->isNullValue()) {
2950         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2951         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2952         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2953           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2954         else {
2955           // Emit an add instruction.
2956           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2957              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2958                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2959         }
2960       }
2961     } else {
2962       // Convert to correct type.
2963       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2964                                                Op->getName()+".c"), I);
2965       if (Size != 1)
2966         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2967         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2968                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2969
2970       // Emit an add instruction.
2971       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2972                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2973     }
2974   }
2975   return Result;
2976 }
2977
2978 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2979 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2980 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2981                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2982                                         Instruction &I) {
2983   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2984
2985   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2986     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2987       RHS = CI->getOperand(0);
2988
2989   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2990   if (PtrBase == RHS) {
2991     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2992     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2993     // index is zero or not.
2994     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2995       Instruction *InVal = 0;
2996       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2997       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2998         bool EmitIt = true;
2999         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
3000           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
3001             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3002           if (C->isNullValue())
3003             EmitIt = false;
3004           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
3005             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
3006           } else if (isa<ConstantInt>(C))
3007             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
3008                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
3009         }
3010
3011         if (EmitIt) {
3012           Instruction *Comp =
3013             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
3014                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
3015           if (InVal == 0)
3016             InVal = Comp;
3017           else {
3018             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
3019             InsertNewInstBefore(Comp, I);
3020             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
3021               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
3022             else                              // True if all are equal
3023               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
3024           }
3025         }
3026       }
3027
3028       if (InVal)
3029         return InVal;
3030       else
3031         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
3032                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
3033     }
3034
3035     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
3036     // the result to fold to a constant!
3037     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
3038       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
3039       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
3040       return new SetCondInst(Cond, Offset,
3041                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
3042     }
3043   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
3044     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
3045     // compare the base pointer.
3046     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
3047       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
3048       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
3049                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
3050       if (IndicesTheSame)
3051         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3052           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
3053             IndicesTheSame = false;
3054             break;
3055           }
3056
3057       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
3058       if (IndicesTheSame)
3059         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
3060                                GEPRHS->getOperand(0));
3061
3062       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
3063       // different, bail out.
3064       return 0;
3065     }
3066
3067     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
3068     bool AllZeros = true;
3069     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3070       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
3071           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
3072         AllZeros = false;
3073         break;
3074       }
3075     if (AllZeros)
3076       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
3077                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
3078
3079     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
3080     AllZeros = true;
3081     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3082       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
3083           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
3084         AllZeros = false;
3085         break;
3086       }
3087     if (AllZeros)
3088       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
3089
3090     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
3091       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
3092       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
3093       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
3094       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
3095         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
3096           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
3097                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3098             // Irreconcilable differences.
3099             NumDifferences = 2;
3100             break;
3101           } else {
3102             if (NumDifferences++) break;
3103             DiffOperand = i;
3104           }
3105         }
3106
3107       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
3108         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
3109                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
3110       else if (NumDifferences == 1) {
3111         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
3112         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
3113
3114         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
3115         // signed comparison.
3116         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
3117         if (LHSV->getType() != NewTy)
3118           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
3119                                                   LHSV->getName()), I);
3120         if (RHSV->getType() != NewTy)
3121           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
3122                                                   RHSV->getName()), I);
3123         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
3124       }
3125     }
3126
3127     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
3128     // the result to fold to a constant!
3129     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
3130         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
3131       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
3132       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
3133       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
3134       return new SetCondInst(Cond, L, R);
3135     }
3136   }
3137   return 0;
3138 }
3139
3140
3141 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
3142   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3143   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3144   const Type *Ty = Op0->getType();
3145
3146   // setcc X, X
3147   if (Op0 == Op1)
3148     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
3149
3150   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
3151     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
3152
3153   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
3154   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
3155   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
3156        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
3157       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
3158        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
3159     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
3160
3161   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
3162   if (Ty == Type::BoolTy) {
3163     switch (I.getOpcode()) {
3164     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
3165     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
3166       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
3167       InsertNewInstBefore(Xor, I);
3168       return BinaryOperator::createNot(Xor);
3169     }
3170     case Instruction::SetNE:
3171       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
3172
3173     case Instruction::SetGT:
3174       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
3175       // FALL THROUGH
3176     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
3177       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
3178       InsertNewInstBefore(Not, I);
3179       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
3180     }
3181     case Instruction::SetGE:
3182       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
3183       // FALL THROUGH
3184     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
3185       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
3186       InsertNewInstBefore(Not, I);
3187       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
3188     }
3189     }
3190   }
3191
3192   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
3193   // can be folded into the comparison.
3194   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3195     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
3196     if (CI->isMinValue()) {
3197       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
3198         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3199       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
3200         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3201       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
3202         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
3203       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
3204         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
3205
3206     } else if (CI->isMaxValue()) {
3207       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
3208         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3209       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
3210         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3211       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
3212         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
3213       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
3214         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
3215
3216       // Comparing against a value really close to min or max?
3217     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
3218       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
3219         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
3220       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
3221         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
3222
3223     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
3224       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
3225         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
3226       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
3227         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
3228     }
3229
3230     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
3231     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
3232     // already been handled above, this requires little checking.
3233     //
3234     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
3235       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
3236     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
3237       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
3238
3239
3240     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
3241     // in the input.
3242     uint64_t KnownZero, KnownOne;
3243     if (SimplifyDemandedBits(Op0, Ty->getIntegralTypeMask(),
3244                              KnownZero, KnownOne, 0))
3245       return &I;
3246
3247     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
3248     // in.
3249     if (KnownOne | KnownZero) {
3250       if (Ty->isUnsigned()) {   // Unsigned comparison.
3251         uint64_t Min, Max;
3252         uint64_t RHSVal = CI->getZExtValue();
3253         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,
3254                                                  Min, Max);
3255         switch (I.getOpcode()) {  // LE/GE have been folded already.
3256         default: assert(0 && "Unknown setcc opcode!");
3257         case Instruction::SetEQ:
3258           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3259             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3260           break;
3261         case Instruction::SetNE:
3262           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3263             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3264           break;
3265         case Instruction::SetLT:
3266           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3267           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3268           break;
3269         case Instruction::SetGT:
3270           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3271           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3272           break;
3273         }
3274       } else {              // Signed comparison.
3275         int64_t Min, Max;
3276         int64_t RHSVal = CI->getSExtValue();
3277         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,
3278                                                Min, Max);
3279         switch (I.getOpcode()) {  // LE/GE have been folded already.
3280         default: assert(0 && "Unknown setcc opcode!");
3281         case Instruction::SetEQ:
3282           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3283             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3284           break;
3285         case Instruction::SetNE:
3286           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
3287             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3288           break;
3289         case Instruction::SetLT:
3290           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3291           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3292           break;
3293         case Instruction::SetGT:
3294           if (Min > RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3295           if (Max < RHSVal) return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3296           break;
3297         }
3298       }
3299     }
3300
3301
3302     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3303       switch (LHSI->getOpcode()) {
3304       case Instruction::And:
3305         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
3306             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
3307           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
3308           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
3309           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
3310           // access.
3311           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
3312           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3313
3314           // Check to see if there is a noop-cast between the shift and the and.
3315           if (!Shift) {
3316             if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0)))
3317               if (CI->getOperand(0)->getType()->isIntegral() &&
3318                   CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3319                      CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
3320                 Shift = dyn_cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
3321           }
3322
3323           ConstantUInt *ShAmt;
3324           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
3325           const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
3326           const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
3327
3328           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
3329           // into the mask.  This can only happen with signed shift
3330           // rights, as they sign-extend.
3331           if (ShAmt) {
3332             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
3333                            Ty->isUnsigned();
3334             if (!CanFold) {
3335               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
3336               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
3337               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
3338               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
3339
3340               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
3341               Constant *ShVal =
3342                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(AndTy),
3343                                      OShAmt);
3344               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
3345                 CanFold = true;
3346             }
3347
3348             if (CanFold) {
3349               Constant *NewCst;
3350               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
3351                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
3352               else
3353                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
3354
3355               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
3356               // compared.
3357               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
3358                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
3359                 // As a special case, check to see if this means that the
3360                 // result is always true or false now.
3361                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3362                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3363                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3364                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3365               } else {
3366                 I.setOperand(1, NewCst);
3367                 Constant *NewAndCST;
3368                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
3369                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
3370                 else
3371                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
3372                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
3373                 if (AndTy == Ty)
3374                   LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
3375                 else {
3376                   Value *NewCast = InsertCastBefore(Shift->getOperand(0), AndTy,
3377                                                     *Shift);
3378                   LHSI->setOperand(0, NewCast);
3379                 }
3380                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
3381                 AddUsesToWorkList(I);
3382                 return &I;
3383               }
3384             }
3385           }
3386         }
3387         break;
3388
3389       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
3390         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3391           switch (I.getOpcode()) {
3392           default: break;
3393           case Instruction::SetEQ:
3394           case Instruction::SetNE: {
3395             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3396
3397             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3398             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3399             // simplified.
3400             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3401               break;
3402
3403             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3404             // comparison cannot succeed.
3405             Constant *Comp =
3406               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
3407             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3408               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3409               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3410               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3411             }
3412
3413             if (LHSI->hasOneUse()) {
3414               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3415               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3416               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
3417
3418               Constant *Mask;
3419               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3420                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3421               } else if (ShAmtVal != 0) {
3422                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3423               } else {
3424                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
3425               }
3426
3427               Instruction *AndI =
3428                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3429                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3430               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3431               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3432                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
3433             }
3434           }
3435           }
3436         }
3437         break;
3438
3439       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
3440         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3441           switch (I.getOpcode()) {
3442           default: break;
3443           case Instruction::SetEQ:
3444           case Instruction::SetNE: {
3445
3446             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3447             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3448             // simplified.
3449             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3450             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3451               break;
3452
3453             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3454             // comparison cannot succeed.
3455             Constant *Comp =
3456               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
3457
3458             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3459               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3460               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3461               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3462             }
3463
3464             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
3465               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3466
3467               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3468               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
3469               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
3470
3471               Constant *Mask;
3472               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3473                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
3474                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3475               } else {
3476                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3477               }
3478
3479               Instruction *AndI =
3480                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3481                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3482               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3483               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3484                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
3485             }
3486             break;
3487           }
3488           }
3489         }
3490         break;
3491
3492       case Instruction::Div:
3493         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
3494         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3495           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
3496           // Determine, based on the divide type, what the range is being
3497           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
3498           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
3499           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
3500           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
3501
3502           ConstantInt *Prod;
3503           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
3504
3505           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
3506
3507           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
3508           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
3509             LoBound = Prod;
3510             LoOverflow = ProdOV;
3511             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
3512           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
3513             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
3514               // Can't overflow.
3515               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
3516               HiBound = DivRHS;
3517             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
3518               LoBound = Prod;
3519               LoOverflow = ProdOV;
3520               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
3521             } else {                       // (X / pos) op neg
3522               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
3523               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
3524                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
3525               HiBound = Prod;
3526               HiOverflow = ProdOV;
3527             }
3528           } else {                                     // Divisor is < 0.
3529             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
3530               LoBound = AddOne(DivRHS);
3531               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
3532               if (HiBound == DivRHS)
3533                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
3534             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
3535               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
3536               if (!LoOverflow)
3537                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
3538               HiBound = AddOne(Prod);
3539             } else {                       // (X / neg) op neg
3540               LoBound = Prod;
3541               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
3542               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
3543             }
3544
3545             // Dividing by a negate swaps the condition.
3546             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
3547           }
3548
3549           if (LoBound) {
3550             Value *X = LHSI->getOperand(0);
3551             switch (Opcode) {
3552             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
3553             case Instruction::SetEQ:
3554               if (LoOverflow && HiOverflow)
3555                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3556               else if (HiOverflow)
3557                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
3558               else if (LoOverflow)
3559                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
3560               else
3561                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
3562             case Instruction::SetNE:
3563               if (LoOverflow && HiOverflow)
3564                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3565               else if (HiOverflow)
3566                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3567               else if (LoOverflow)
3568                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3569               else
3570                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
3571             case Instruction::SetLT:
3572               if (LoOverflow)
3573                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3574               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3575             case Instruction::SetGT:
3576               if (HiOverflow)
3577                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3578               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3579             }
3580           }
3581         }
3582         break;
3583       }
3584
3585     // Simplify seteq and setne instructions...
3586     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3587         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
3588       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3589
3590       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
3591       // operand is a constant, simplify a bit.
3592       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3593         switch (BO->getOpcode()) {
3594         case Instruction::Rem:
3595           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
3596           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
3597               BO->hasOneUse() &&
3598               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
3599             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
3600             if (isPowerOf2_64(V)) {
3601               unsigned L2 = Log2_64(V);
3602               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
3603               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
3604                                                              UTy, "tmp"), I);
3605               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
3606               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
3607                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
3608               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
3609                                             Constant::getNullValue(UTy));
3610             }
3611           }
3612           break;
3613
3614         case Instruction::Add:
3615           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
3616           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3617             if (BO->hasOneUse())
3618               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3619                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
3620           } else if (CI->isNullValue()) {
3621             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
3622             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
3623             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
3624
3625             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
3626               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
3627             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
3628               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
3629             else if (BO->hasOneUse()) {
3630               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
3631               BO->setName("");
3632               InsertNewInstBefore(Neg, I);
3633               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
3634             }
3635           }
3636           break;
3637         case Instruction::Xor:
3638           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
3639           // the explicit xor.
3640           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3641             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3642                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
3643
3644           // FALLTHROUGH
3645         case Instruction::Sub:
3646           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
3647           if (CI->isNullValue())
3648             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3649                                    BO->getOperand(1));
3650           break;
3651
3652         case Instruction::Or:
3653           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
3654           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
3655           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
3656             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
3657             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
3658               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3659           }
3660           break;
3661
3662         case Instruction::And:
3663           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3664             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
3665             // comparison can never succeed!
3666             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
3667                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
3668               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3669
3670             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
3671             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
3672               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
3673                                      Instruction::SetNE, Op0,
3674                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
3675
3676             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
3677             // to be a signed value as appropriate.
3678             if (isSignBit(BOC)) {
3679               Value *X = BO->getOperand(0);
3680               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
3681               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
3682                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
3683                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3684               }
3685               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
3686                                          Instruction::SetGE, X,
3687                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
3688             }
3689
3690             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
3691             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
3692               Value *X = BO->getOperand(0);
3693               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
3694
3695               // If 'X' is signed, insert a cast now.
3696               if (NegX->getType()->isSigned()) {
3697                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
3698                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3699                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
3700               }
3701
3702               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
3703                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
3704             }
3705
3706           }
3707         default: break;
3708         }
3709       }
3710     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
3711       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
3712       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3713         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
3714         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
3715         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3716         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3717             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3718           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
3719                  "Source and destination signednesses should differ!");
3720           if (Cast->getType()->isSigned()) {
3721             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
3722             // vicinity of zero.
3723             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
3724               // X < 0  => x > 127
3725               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3726                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
3727             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3728                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
3729               // X > -1  => x < 128
3730               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3731                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
3732           } else {
3733             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
3734             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
3735                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
3736               // X < 128 => X > -1
3737               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3738                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
3739             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3740                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
3741               // X > 127 => X < 0
3742               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3743                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
3744           }
3745         }
3746       }
3747     }
3748   }
3749
3750   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
3751   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3752     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3753       switch (LHSI->getOpcode()) {
3754       case Instruction::GetElementPtr:
3755         if (RHSC->isNullValue()) {
3756           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
3757           bool isAllZeros = true;
3758           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
3759             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
3760                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
3761               isAllZeros = false;
3762               break;
3763             }
3764           if (isAllZeros)
3765             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
3766                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3767         }
3768         break;
3769
3770       case Instruction::PHI:
3771         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3772           return NV;
3773         break;
3774       case Instruction::Select:
3775         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3776         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3777         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3778         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3779         if (LHSI->hasOneUse()) {
3780           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3781             // Fold the known value into the constant operand.
3782             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3783             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3784             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3785                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3786                                                       I.getName()), I);
3787           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3788             // Fold the known value into the constant operand.
3789             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3790             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3791             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3792                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3793                                                       I.getName()), I);
3794           }
3795         }
3796
3797         if (Op1)
3798           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3799         break;
3800       }
3801   }
3802
3803   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3804   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3805     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3806       return NI;
3807   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3808     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3809                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3810       return NI;
3811
3812   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3813   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3814   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3815     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3816     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3817         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3818         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3819          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3820       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3821       // operand, where it can often be eliminated completely.
3822       Op0 = CastOp0;
3823
3824       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3825       // well.
3826       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3827         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3828                                                                Op0->getType()))
3829           Op1 = CI2->getOperand(0);
3830
3831       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3832       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3833         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3834           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3835         } else {
3836           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3837           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3838           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3839         }
3840       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3841     }
3842
3843     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3844     // This comes up when you have code like
3845     //   int X = A < B;
3846     //   if (X) ...
3847     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3848     // with a constant or another cast from the same type.
3849     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3850       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3851         return R;
3852   }
3853   return Changed ? &I : 0;
3854 }
3855
3856 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3857 // We only handle extending casts so far.
3858 //
3859 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3860   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3861   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3862   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3863   Value *RHSCIOp;
3864
3865   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3866     return 0;
3867
3868   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3869   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3870   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3871
3872   // Is this a sign or zero extension?
3873   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3874   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3875
3876   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3877     // Not an extension from the same type?
3878     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3879     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3880   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3881     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3882     // reextended to DestTy.
3883     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3884
3885     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3886       RHSCIOp = Res;
3887     } else {
3888       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3889       // a simple comparison.
3890       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3891         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
3892       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3893         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
3894
3895       // Evaluate the comparison for LT.
3896       Value *Result;
3897       if (DestTy->isSigned()) {
3898         // We're performing a signed comparison.
3899         if (isSignSrc) {
3900           // Signed extend and signed comparison.
3901           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
3902             Result = ConstantBool::False;
3903           else
3904             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
3905         } else {
3906           // Unsigned extend and signed comparison.
3907           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
3908             Result = ConstantBool::False;
3909           else
3910             Result = ConstantBool::True;
3911         }
3912       } else {
3913         // We're performing an unsigned comparison.
3914         if (!isSignSrc) {
3915           // Unsigned extend & compare -> always true.
3916           Result = ConstantBool::True;
3917         } else {
3918           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
3919           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
3920           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
3921           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
3922                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
3923         }
3924       }
3925
3926       // Finally, return the value computed.
3927       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
3928         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
3929       } else {
3930         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
3931         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
3932           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
3933         else
3934           return BinaryOperator::createNot(Result);
3935       }
3936     }
3937   } else {
3938     return 0;
3939   }
3940
3941   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
3942   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
3943 }
3944
3945 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3946   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3947   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3948   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3949
3950   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3951   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3952   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3953       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3954     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3955
3956   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3957     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3958       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3959     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3960       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3961   }
3962   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3963     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
3964       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3965     else
3966       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3967   }
3968
3969   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3970   if (!isLeftShift)
3971     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3972       if (CSI->isAllOnesValue())
3973         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3974
3975   // Try to fold constant and into select arguments.
3976   if (isa<Constant>(Op0))
3977     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3978       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3979         return R;
3980
3981   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
3982   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
3983     if (MaskedValueIsZero(Op0,
3984                           1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))) {
3985       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
3986       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
3987                                             I.getName()), I);
3988       return new CastInst(V, I.getType());
3989     }
3990   }
3991
3992   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1))
3993     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
3994       return Res;
3995   return 0;
3996 }
3997
3998 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
3999                                                ShiftInst &I) {
4000   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
4001   bool isSignedShift = Op0->getType()->isSigned();
4002   bool isUnsignedShift = !isSignedShift;
4003
4004   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
4005   // purpose is to compute bits we don't care about.
4006   uint64_t KnownZero, KnownOne;
4007   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
4008                            KnownZero, KnownOne))
4009     return &I;
4010
4011   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
4012   // of a signed value.
4013   //
4014   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4015   if (Op1->getValue() >= TypeBits) {
4016     if (isUnsignedShift || isLeftShift)
4017       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4018     else {
4019       I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
4020       return &I;
4021     }
4022   }
4023
4024   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
4025   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4026     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
4027       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
4028         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
4029                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
4030
4031   // Try to fold constant and into select arguments.
4032   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4033     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4034       return R;
4035   if (isa<PHINode>(Op0))
4036     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4037       return NV;
4038
4039   if (Op0->hasOneUse()) {
4040     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4041       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4042       Value *V1, *V2;
4043       ConstantInt *CC;
4044       switch (Op0BO->getOpcode()) {
4045         default: break;
4046         case Instruction::Add:
4047         case Instruction::And:
4048         case Instruction::Or:
4049         case Instruction::Xor:
4050           // These operators commute.
4051           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4052           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
4053               match(Op0BO->getOperand(1),
4054                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
4055             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4056                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
4057                                             Op0BO->getName());
4058             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4059             Instruction *X =
4060               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
4061                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
4062             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
4063             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
4064             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
4065             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
4066           }
4067
4068           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
4069           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
4070               match(Op0BO->getOperand(1),
4071                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
4072                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
4073       cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(1))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4074             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4075                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
4076                                             Op0BO->getName());
4077             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4078             Instruction *XM =
4079               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
4080                                         V1->getName()+".mask");
4081             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
4082
4083             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
4084           }
4085
4086           // FALL THROUGH.
4087         case Instruction::Sub:
4088           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4089           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
4090               match(Op0BO->getOperand(0),
4091                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
4092             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4093                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
4094                                             Op0BO->getName());
4095             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4096             Instruction *X =
4097               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
4098                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
4099             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
4100             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
4101             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
4102             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
4103           }
4104
4105           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
4106               match(Op0BO->getOperand(0),
4107                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
4108                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
4109               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
4110                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4111             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
4112                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
4113                                             Op0BO->getName());
4114             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
4115             Instruction *XM =
4116               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
4117                                         V1->getName()+".mask");
4118             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
4119
4120             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
4121           }
4122
4123           break;
4124       }
4125
4126
4127       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
4128       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
4129       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
4130         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
4131         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
4132
4133         switch (Op0BO->getOpcode()) {
4134           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
4135           case Instruction::Add:
4136             isValid = isLeftShift;
4137             break;
4138           case Instruction::Or:
4139           case Instruction::Xor:
4140             highBitSet = false;
4141             break;
4142           case Instruction::And:
4143             highBitSet = true;
4144             break;
4145         }
4146
4147         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
4148         // by the logical operation, do not perform the transformation.
4149         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
4150         // the constant which would cause it to be modified for this
4151         // operation.
4152         //
4153         if (isValid && !isLeftShift && isSignedShift) {
4154           uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
4155           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
4156         }
4157
4158         if (isValid) {
4159           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
4160
4161           Instruction *NewShift =
4162             new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1,
4163                           Op0BO->getName());
4164           Op0BO->setName("");
4165           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
4166
4167           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
4168                                         NewRHS);
4169         }
4170       }
4171     }
4172   }
4173
4174   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
4175   ShiftInst *ShiftOp = 0;
4176   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
4177     ShiftOp = Op0SI;
4178   else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4179     // If this is a noop-integer case of a shift instruction, use the shift.
4180     if (CI->getOperand(0)->getType()->isInteger() &&
4181         CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4182         CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
4183         isa<ShiftInst>(CI->getOperand(0))) {
4184       ShiftOp = cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
4185     }
4186   }
4187
4188   if (ShiftOp && isa<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
4189     // Find the operands and properties of the input shift.  Note that the
4190     // signedness of the input shift may differ from the current shift if there
4191     // is a noop cast between the two.
4192     bool isShiftOfLeftShift = ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl;
4193     bool isShiftOfSignedShift = ShiftOp->getType()->isSigned();
4194     bool isShiftOfUnsignedShift = !isShiftOfSignedShift;
4195
4196     ConstantUInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1));
4197
4198     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
4199     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getValue();
4200
4201     // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2.
4202     if (isLeftShift == isShiftOfLeftShift) {
4203       // Do not fold these shifts if the first one is signed and the second one
4204       // is unsigned and this is a right shift.  Further, don't do any folding
4205       // on them.
4206       if (isShiftOfSignedShift && isUnsignedShift && !isLeftShift)
4207         return 0;
4208
4209       unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
4210       if (Amt > Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
4211         Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4212
4213       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
4214       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
4215         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(), "tmp"), I);
4216       return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op,
4217                            ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
4218     }
4219
4220     // Check for (A << c1) >> c2 or (A >> c1) << c2.  If we are dealing with
4221     // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
4222     // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
4223     if (isUnsignedShift || isLeftShift) {
4224       // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge.
4225       Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
4226       if (isLeftShift)
4227         C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
4228       else
4229         C = ConstantExpr::getUShr(C, ShiftAmt1C);
4230
4231       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
4232       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
4233         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(),Op->getName()),I);
4234
4235       Instruction *Mask =
4236         BinaryOperator::createAnd(Op, C, Op->getName()+".mask");
4237       InsertNewInstBefore(Mask, I);
4238
4239       // Figure out what flavor of shift we should use...
4240       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
4241         return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
4242       } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
4243         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
4244                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
4245       } else if (isShiftOfUnsignedShift || isShiftOfLeftShift) {
4246         if (isShiftOfUnsignedShift && !isShiftOfLeftShift && isSignedShift) {
4247           // Make sure to emit an unsigned shift right, not a signed one.
4248           Mask = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
4249                                         Mask->getType()->getUnsignedVersion(),
4250                                                   Op->getName()), I);
4251           Mask = new ShiftInst(Instruction::Shr, Mask,
4252                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
4253           InsertNewInstBefore(Mask, I);
4254           return new CastInst(Mask, I.getType());
4255         } else {
4256           return new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Mask,
4257                     ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
4258         }
4259       } else {
4260         // (X >>s C1) << C2  where C1 > C2  === (X >>s (C1-C2)) & mask
4261         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
4262                                               I.getType()->getSignedVersion(),
4263                                               Mask->getName()), I);
4264         Instruction *Shift =
4265           new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Op,
4266                         ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
4267         InsertNewInstBefore(Shift, I);
4268
4269         C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(Shift->getType());
4270         C = ConstantExpr::getShl(C, Op1);
4271         Mask = BinaryOperator::createAnd(Shift, C, Op->getName()+".mask");
4272         InsertNewInstBefore(Mask, I);
4273         return new CastInst(Mask, I.getType());
4274       }
4275     } else {
4276       // We can handle signed (X << C1) >>s C2 if it's a sign extend.  In
4277       // this case, C1 == C2 and C1 is 8, 16, or 32.
4278       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
4279         const Type *SExtType = 0;
4280         switch (ShiftAmt1) {
4281         case 8 : SExtType = Type::SByteTy; break;
4282         case 16: SExtType = Type::ShortTy; break;
4283         case 32: SExtType = Type::IntTy; break;
4284         }
4285
4286         if (SExtType) {
4287           Instruction *NewTrunc = new CastInst(ShiftOp->getOperand(0),
4288                                                SExtType, "sext");
4289           InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
4290           return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
4291         }
4292       }
4293     }
4294   }
4295   return 0;
4296 }
4297
4298 enum CastType {
4299   Noop     = 0,
4300   Truncate = 1,
4301   Signext  = 2,
4302   Zeroext  = 3
4303 };
4304
4305 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
4306 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
4307 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
4308   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
4309          "Only works on integral types!");
4310   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
4311   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
4312
4313   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
4314   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
4315   if (Src->isSigned()) return Signext;
4316   return Zeroext;
4317 }
4318
4319
4320 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
4321 // instruction.
4322 //
4323 static bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
4324                                    const Type *DstTy, TargetData *TD) {
4325
4326   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
4327   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
4328   // int->float->int would not be allowed).
4329   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
4330     return true;
4331
4332   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
4333   // integers of the appropriate size for the code below.
4334   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
4335   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
4336   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
4337
4338   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
4339   // change...
4340   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
4341     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
4342     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
4343
4344     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
4345     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
4346     static const unsigned CastResult[] = {
4347       // First cast is noop
4348       0, 1, 2, 3,
4349       // First cast is a truncate
4350       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
4351       // First cast is a sign ext
4352       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
4353       // First cast is a zero ext
4354       3, 5, 3, 3,
4355     };
4356
4357     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
4358     switch (Result) {
4359     default: assert(0 && "Illegal table value!");
4360     case 0:
4361     case 1:
4362     case 2:
4363     case 3:
4364       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
4365       // truncates, we could eliminate more casts.
4366       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
4367     case 4:
4368       return false;  // Not possible to eliminate this here.
4369     case 5:
4370       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
4371       // is a truncate or noop.
4372       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
4373       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
4374         return true;
4375       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
4376       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
4377       return ResultCast == FirstCast;
4378     }
4379   }
4380
4381   // If this is a cast from 'float -> double -> integer', cast from
4382   // 'float -> integer' directly, as the value isn't changed by the
4383   // float->double conversion.
4384   if (SrcTy->isFloatingPoint() && MidTy->isFloatingPoint() &&
4385       DstTy->isIntegral() &&
4386       SrcTy->getPrimitiveSize() < MidTy->getPrimitiveSize())
4387     return true;
4388
4389   return false;
4390 }
4391
4392 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
4393   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
4394   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
4395     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
4396                                TD))
4397       return false;
4398   return true;
4399 }
4400
4401 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
4402 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
4403 /// casts that are known to not do anything...
4404 ///
4405 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
4406                                              Instruction *InsertBefore) {
4407   if (V->getType() == DestTy) return V;
4408   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4409     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
4410
4411   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
4412   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
4413   return CI;
4414 }
4415
4416 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
4417 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
4418 /// X*Scale+Offset.
4419 ///
4420 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
4421                                         unsigned &Offset) {
4422   assert(Val->getType() == Type::UIntTy && "Unexpected allocation size type!");
4423   if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(Val)) {
4424     Offset = CI->getValue();
4425     Scale  = 1;
4426     return ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0);
4427   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
4428     if (I->getNumOperands() == 2) {
4429       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
4430         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4431           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
4432           Scale = 1U << CUI->getValue();
4433           Offset = 0;
4434           return I->getOperand(0);
4435         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
4436           // This value is scaled by 'CUI'.
4437           Scale = CUI->getValue();
4438           Offset = 0;
4439           return I->getOperand(0);
4440         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4441           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, where C1 is
4442           // divisible by C2.
4443           unsigned SubScale;
4444           Value *SubVal = DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
4445                                                     Offset);
4446           Offset += CUI->getValue();
4447           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
4448             Scale = SubScale;
4449             return SubVal;
4450           }
4451         }
4452       }
4453     }
4454   }
4455
4456   // Otherwise, we can't look past this.
4457   Scale = 1;
4458   Offset = 0;
4459   return Val;
4460 }
4461
4462
4463 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
4464 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
4465 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
4466                                                    AllocationInst &AI) {
4467   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
4468   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
4469
4470   // Remove any uses of AI that are dead.
4471   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
4472   std::vector<Instruction*> DeadUsers;
4473   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
4474     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
4475     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
4476       while (UI != E && *UI == User)
4477         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
4478
4479       // Add operands to the worklist.
4480       AddUsesToWorkList(*User);
4481       ++NumDeadInst;
4482       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *User);
4483
4484       User->eraseFromParent();
4485       removeFromWorkList(User);
4486     }
4487   }
4488
4489   // Get the type really allocated and the type casted to.
4490   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
4491   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
4492   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
4493
4494   unsigned AllocElTyAlign = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4495   unsigned CastElTyAlign = TD->getTypeSize(CastElTy);
4496   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
4497
4498   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
4499   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
4500   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
4501   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
4502
4503   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4504   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
4505   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
4506
4507   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
4508   // size argument.
4509   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
4510   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
4511     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
4512
4513   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
4514   // do the xform.
4515   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
4516       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
4517
4518   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
4519   Value *Amt = 0;
4520   if (Scale == 1) {
4521     Amt = NumElements;
4522   } else {
4523     Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Scale);
4524     if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(NumElements))
4525       Amt = ConstantExpr::getMul(CI, cast<ConstantUInt>(Amt));
4526     else if (Scale != 1) {
4527       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
4528       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4529     }
4530   }
4531
4532   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
4533     Value *Off = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Offset);
4534     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
4535     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4536   }
4537
4538   std::string Name = AI.getName(); AI.setName("");
4539   AllocationInst *New;
4540   if (isa<MallocInst>(AI))
4541     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4542   else
4543     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4544   InsertNewInstBefore(New, AI);
4545
4546   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
4547   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
4548   // die soon.
4549   if (!AI.hasOneUse()) {
4550     AddUsesToWorkList(AI);
4551     CastInst *NewCast = new CastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
4552     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
4553     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
4554   }
4555   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
4556 }
4557
4558
4559 // CastInst simplification
4560 //
4561 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
4562   Value *Src = CI.getOperand(0);
4563
4564   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
4565   // instruction...
4566   if (CI.getType() == Src->getType())
4567     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
4568
4569   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
4570     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
4571
4572   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
4573   // one!
4574   //
4575   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
4576     Value *A = CSrc->getOperand(0);
4577     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
4578                                CI.getType(), TD)) {
4579       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
4580       // has a good chance of making CSrc dead.
4581       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
4582       return &CI;
4583     }
4584
4585     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
4586     // to convert this into a logical 'and' instruction.
4587     //
4588     if (A->getType()->isInteger() &&
4589         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
4590         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
4591         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
4592                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
4593         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4594               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4595       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
4596              "Cannot have type bigger than ulong!");
4597       uint64_t AndValue = CSrc->getType()->getIntegralTypeMask();
4598       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
4599                                           AndValue);
4600       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
4601       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
4602       if (And->getType() != CI.getType()) {
4603         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
4604         InsertNewInstBefore(And, CI);
4605         And = new CastInst(And, CI.getType());
4606       }
4607       return And;
4608     }
4609   }
4610
4611   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
4612   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
4613     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
4614                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
4615
4616   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
4617   // purpose is to compute bits we don't care about.
4618   if (CI.getType()->isInteger() && CI.getOperand(0)->getType()->isIntegral()) {
4619     uint64_t KnownZero, KnownOne;
4620     if (SimplifyDemandedBits(&CI, CI.getType()->getIntegralTypeMask(),
4621                              KnownZero, KnownOne))
4622       return &CI;
4623   }
4624
4625   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
4626   // this into a cast of the original pointer!
4627   //
4628   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
4629     bool AllZeroOperands = true;
4630     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
4631       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
4632           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
4633         AllZeroOperands = false;
4634         break;
4635       }
4636     if (AllZeroOperands) {
4637       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
4638       return &CI;
4639     }
4640   }
4641
4642   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
4643   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
4644   //
4645   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
4646     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
4647       return V;
4648
4649   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
4650     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
4651       return NV;
4652   if (isa<PHINode>(Src))
4653     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
4654       return NV;
4655
4656   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
4657   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
4658   // for now.
4659   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
4660     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
4661         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
4662       const Type *DestTy = CI.getType();
4663       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4664       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
4665
4666       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
4667       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
4668
4669       switch (SrcI->getOpcode()) {
4670       case Instruction::Add:
4671       case Instruction::Mul:
4672       case Instruction::And:
4673       case Instruction::Or:
4674       case Instruction::Xor:
4675         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
4676         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
4677           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
4678           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
4679           // converting signedness, which is a noop.
4680           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
4681               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
4682             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4683             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
4684             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
4685                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
4686           }
4687         }
4688
4689         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
4690         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
4691             Op1 == ConstantBool::True &&
4692             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
4693           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
4694           return BinaryOperator::createXor(New,
4695                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
4696         }
4697         break;
4698       case Instruction::Shl:
4699         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
4700         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
4701         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
4702         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
4703         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
4704             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
4705           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4706           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
4707         }
4708         break;
4709       case Instruction::Shr:
4710         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
4711         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
4712         // simplifications.
4713         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
4714             isa<ConstantInt>(Op1)) {
4715           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
4716           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
4717             // Convert to unsigned.
4718             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
4719                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
4720             // Insert the new shift, which is now unsigned.
4721             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
4722                                                    Op1, Src->getName()), CI);
4723             return new CastInst(N1, CI.getType());
4724           }
4725         }
4726         break;
4727
4728       case Instruction::SetNE:
4729         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4730           if (Op1C->getRawValue() == 0) {
4731             // If the input only has the low bit set, simplify directly.
4732             Constant *Not1 =
4733               ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
4734             // cast (X != 0) to int  --> X if X&~1 == 0
4735             if (MaskedValueIsZero(Op0,
4736                                cast<ConstantIntegral>(Not1)->getZExtValue())) {
4737               if (CI.getType() == Op0->getType())
4738                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
4739               else
4740                 return new CastInst(Op0, CI.getType());
4741             }
4742
4743             // If the input is an and with a single bit, shift then simplify.
4744             ConstantInt *AndRHS;
4745             if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
4746               if (AndRHS->getRawValue() &&
4747                   (AndRHS->getRawValue() & (AndRHS->getRawValue()-1)) == 0) {
4748                 unsigned ShiftAmt = Log2_64(AndRHS->getRawValue());
4749                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
4750                 // unsigned if it is signed.
4751                 Value *In = Op0;
4752                 if (In->getType()->isSigned())
4753                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
4754                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
4755                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
4756                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
4757                                       ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
4758                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
4759                 if (CI.getType() == In->getType())
4760                   return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
4761                 else
4762                   return new CastInst(In, CI.getType());
4763               }
4764           }
4765         }
4766         break;
4767       case Instruction::SetEQ:
4768         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
4769         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
4770         // cast to integer to avoid the comparison.
4771         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4772           // Is Op1C a power of two or zero?
4773           if ((Op1C->getRawValue() & Op1C->getRawValue()-1) == 0) {
4774             // cast (X == 1) to int -> X iff X has only the low bit set.
4775             if (Op1C->getRawValue() == 1) {
4776               Constant *Not1 =
4777                 ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
4778               if (MaskedValueIsZero(Op0,
4779                               cast<ConstantIntegral>(Not1)->getZExtValue())) {
4780                 if (CI.getType() == Op0->getType())
4781                   return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
4782                 else
4783                   return new CastInst(Op0, CI.getType());
4784               }
4785             }
4786           }
4787         }
4788         break;
4789       }
4790     }
4791
4792   return 0;
4793 }
4794
4795 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
4796 ///   %C = or %A, %B
4797 ///   %D = select %cond, %C, %A
4798 /// into:
4799 ///   %C = select %cond, %B, 0
4800 ///   %D = or %A, %C
4801 ///
4802 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
4803 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
4804 /// equal the other incoming value of the select.
4805 ///
4806 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
4807   switch (I->getOpcode()) {
4808   case Instruction::Add:
4809   case Instruction::Mul:
4810   case Instruction::And:
4811   case Instruction::Or:
4812   case Instruction::Xor:
4813     return 3;              // Can fold through either operand.
4814   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
4815   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
4816   case Instruction::Shr:
4817     return 1;
4818   default:
4819     return 0;              // Cannot fold
4820   }
4821 }
4822
4823 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
4824 /// function, return the identity constant that goes into the select.
4825 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
4826   switch (I->getOpcode()) {
4827   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
4828   case Instruction::Add:
4829   case Instruction::Sub:
4830   case Instruction::Or:
4831   case Instruction::Xor:
4832     return Constant::getNullValue(I->getType());
4833   case Instruction::Shl:
4834   case Instruction::Shr:
4835     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
4836   case Instruction::And:
4837     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
4838   case Instruction::Mul:
4839     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
4840   }
4841 }
4842
4843 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
4844 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
4845 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
4846                                           Instruction *FI) {
4847   if (TI->getNumOperands() == 1) {
4848     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
4849     // merge.
4850     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
4851       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
4852         return 0;
4853     } else {
4854       return 0;  // unknown unary op.
4855     }
4856
4857     // Fold this by inserting a select from the input values.
4858     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
4859                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
4860     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4861     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
4862   }
4863
4864   // Only handle binary operators here.
4865   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
4866     return 0;
4867
4868   // Figure out if the operations have any operands in common.
4869   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
4870   bool MatchIsOpZero;
4871   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
4872     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4873     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4874     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4875     MatchIsOpZero = true;
4876   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
4877     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4878     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4879     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4880     MatchIsOpZero = false;
4881   } else if (!TI->isCommutative()) {
4882     return 0;
4883   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
4884     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4885     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4886     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4887     MatchIsOpZero = true;
4888   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
4889     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4890     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4891     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4892     MatchIsOpZero = true;
4893   } else {
4894     return 0;
4895   }
4896
4897   // If we reach here, they do have operations in common.
4898   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
4899                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
4900   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4901
4902   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
4903     if (MatchIsOpZero)
4904       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
4905     else
4906       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
4907   } else {
4908     if (MatchIsOpZero)
4909       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
4910     else
4911       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
4912   }
4913 }
4914
4915 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
4916   Value *CondVal = SI.getCondition();
4917   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
4918   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
4919
4920   // select true, X, Y  -> X
4921   // select false, X, Y -> Y
4922   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
4923     if (C == ConstantBool::True)
4924       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4925     else {
4926       assert(C == ConstantBool::False);
4927       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4928     }
4929
4930   // select C, X, X -> X
4931   if (TrueVal == FalseVal)
4932     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4933
4934   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
4935     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4936   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
4937     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4938   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
4939     if (isa<Constant>(TrueVal))
4940       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4941     else
4942       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4943   }
4944
4945   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
4946     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
4947       if (C == ConstantBool::True) {
4948         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
4949         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
4950       } else {
4951         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
4952         Value *NotCond =
4953           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4954                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4955         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
4956       }
4957     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
4958       if (C == ConstantBool::False) {
4959         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
4960         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
4961       } else {
4962         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
4963         Value *NotCond =
4964           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4965                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4966         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
4967       }
4968     }
4969
4970   // Selecting between two integer constants?
4971   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
4972     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
4973       // select C, 1, 0 -> cast C to int
4974       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
4975         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
4976       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
4977         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
4978         Value *NotCond =
4979           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4980                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
4981         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
4982       }
4983
4984       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
4985       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
4986       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
4987       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
4988       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
4989         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
4990           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
4991                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
4992               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
4993               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
4994             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
4995               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
4996                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
4997                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
4998                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
4999                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
5000                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
5001                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
5002                 // false val is the zero.
5003                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
5004                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
5005                 Value *V = ICA;
5006                 if (ShouldNotVal)
5007                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
5008                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
5009                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
5010               }
5011     }
5012
5013   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
5014   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
5015     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
5016       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
5017       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
5018         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5019       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
5020       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
5021         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5022       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
5023
5024     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
5025       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
5026       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
5027         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5028       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
5029       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
5030         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5031       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
5032     }
5033   }
5034
5035   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
5036     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
5037       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
5038         bool isInverse = false;
5039         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
5040
5041         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
5042         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
5043           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
5044             return IV;
5045
5046         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
5047         // even legal for FP.
5048         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
5049             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
5050           AddOp = FI; SubOp = TI;
5051         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
5052                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
5053           AddOp = TI; SubOp = FI;
5054         }
5055
5056         if (AddOp) {
5057           Value *OtherAddOp = 0;
5058           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
5059             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
5060           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
5061             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
5062           }
5063
5064           if (OtherAddOp) {
5065             // So at this point we know we have:
5066             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
5067             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
5068             // a constant.
5069             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
5070                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
5071               Value *NegVal;
5072               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
5073                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
5074               } else {
5075                 NegVal = InsertNewInstBefore(
5076                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
5077               }
5078
5079               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
5080               Value *NewFalseOp = NegVal;
5081               if (AddOp != TI)
5082                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
5083               Instruction *NewSel =
5084                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
5085
5086               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5087               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
5088             }
5089           }
5090         }
5091       }
5092
5093   // See if we can fold the select into one of our operands.
5094   if (SI.getType()->isInteger()) {
5095     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
5096     // transformation we are doing here.
5097     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
5098       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
5099           !isa<Constant>(FalseVal))
5100         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
5101           unsigned OpToFold = 0;
5102           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
5103             OpToFold = 1;
5104           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
5105             OpToFold = 2;
5106           }
5107
5108           if (OpToFold) {
5109             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
5110             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
5111             Instruction *NewSel =
5112               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
5113                              Name);
5114             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5115             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
5116               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
5117             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
5118               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
5119             else {
5120               assert(0 && "Unknown instruction!!");
5121             }
5122           }
5123         }
5124
5125     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
5126       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
5127           !isa<Constant>(TrueVal))
5128         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
5129           unsigned OpToFold = 0;
5130           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
5131             OpToFold = 1;
5132           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
5133             OpToFold = 2;
5134           }
5135
5136           if (OpToFold) {
5137             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
5138             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
5139             Instruction *NewSel =
5140               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
5141                              Name);
5142             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5143             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
5144               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
5145             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
5146               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
5147             else {
5148               assert(0 && "Unknown instruction!!");
5149             }
5150           }
5151         }
5152   }
5153
5154   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
5155     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
5156     SI.setOperand(1, FalseVal);
5157     SI.setOperand(2, TrueVal);
5158     return &SI;
5159   }
5160
5161   return 0;
5162 }
5163
5164
5165 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding
5166 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
5167 /// the heavy lifting.
5168 ///
5169 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
5170   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
5171   if (!II) return visitCallSite(&CI);
5172
5173   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
5174   // visitCallSite.
5175   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
5176     bool Changed = false;
5177
5178     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
5179     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
5180       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
5181
5182       // FIXME: Increase alignment here.
5183
5184       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
5185         if (CI->getRawValue() == 1) {
5186           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
5187           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
5188           // alignment is sufficient.
5189         }
5190     }
5191
5192     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
5193     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
5194     // into a call to memcpy.
5195     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II))
5196       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
5197         if (GVSrc->isConstant()) {
5198           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
5199           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
5200                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
5201           CI.setOperand(0, MemCpy);
5202           Changed = true;
5203         }
5204
5205     if (Changed) return II;
5206   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(II)) {
5207     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
5208     // stoppoint in the chain, it is not needed.
5209     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
5210         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
5211       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
5212           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
5213         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
5214         return EraseInstFromFunction(CI);
5215       }
5216   } else {
5217     switch (II->getIntrinsicID()) {
5218     default: break;
5219     case Intrinsic::stackrestore: {
5220       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
5221       // happen when variable allocas are DCE'd.
5222       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
5223         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
5224           BasicBlock::iterator BI = SS;
5225           if (&*++BI == II)
5226             return EraseInstFromFunction(CI);
5227         }
5228       }
5229
5230       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
5231       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
5232       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
5233       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
5234         BasicBlock::iterator BI = II;
5235         bool CannotRemove = false;
5236         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
5237           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
5238               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
5239             CannotRemove = true;
5240             break;
5241           }
5242         }
5243         if (!CannotRemove)
5244           return EraseInstFromFunction(CI);
5245       }
5246       break;
5247     }
5248     }
5249   }
5250
5251   return visitCallSite(II);
5252 }
5253
5254 // InvokeInst simplification
5255 //
5256 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
5257   return visitCallSite(&II);
5258 }
5259
5260 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
5261 //
5262 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
5263   bool Changed = false;
5264
5265   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
5266   // to the arguments of the call/invoke.
5267   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
5268
5269   Value *Callee = CS.getCalledValue();
5270
5271   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
5272     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
5273       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
5274       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
5275       // be unreachable, as the call is undefined.
5276       new StoreInst(ConstantBool::True,
5277                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
5278       if (!OldCall->use_empty())
5279         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
5280       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
5281         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
5282       return 0;
5283     }
5284
5285   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
5286     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
5287     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
5288     // that we can't modify the CFG here.
5289     new StoreInst(ConstantBool::True,
5290                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
5291                   CS.getInstruction());
5292
5293     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
5294       CS.getInstruction()->
5295         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
5296
5297     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
5298       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
5299       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
5300                      ConstantBool::True, II);
5301     }
5302     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
5303   }
5304
5305   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
5306   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
5307   if (FTy->isVarArg()) {
5308     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
5309     // the call.
5310     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
5311            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
5312       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
5313         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
5314         // area, we can eliminate the use of the cast.
5315         Value *Op = CI->getOperand(0);
5316         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
5317           *I = Op;
5318           Changed = true;
5319         }
5320       }
5321   }
5322
5323   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
5324 }
5325
5326 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
5327 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
5328 //
5329 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
5330   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
5331   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
5332   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
5333     return false;
5334   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
5335   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
5336
5337   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
5338   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
5339   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
5340   //
5341   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
5342   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
5343
5344   // Check to see if we are changing the return type...
5345   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
5346     if (Callee->isExternal() &&
5347         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
5348         !Caller->use_empty())
5349       return false;   // Cannot transform this return value...
5350
5351     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
5352     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
5353     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
5354     // the critical edge).  Bail out in this case.
5355     if (!Caller->use_empty())
5356       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
5357         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
5358              UI != E; ++UI)
5359           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
5360             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
5361                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
5362               return false;
5363   }
5364
5365   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
5366   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
5367
5368   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
5369   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
5370     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5371     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
5372     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
5373   }
5374
5375   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
5376       Callee->isExternal())
5377     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
5378
5379   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
5380   // inserting cast instructions as necessary...
5381   std::vector<Value*> Args;
5382   Args.reserve(NumActualArgs);
5383
5384   AI = CS.arg_begin();
5385   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
5386     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5387     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
5388       Args.push_back(*AI);
5389     } else {
5390       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
5391                                          *Caller));
5392     }
5393   }
5394
5395   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
5396   // now...
5397   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
5398     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
5399
5400   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
5401   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
5402     if (!FT->isVarArg()) {
5403       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
5404                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
5405     } else {
5406       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
5407       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
5408         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
5409         if (PTy != (*AI)->getType()) {
5410           // Must promote to pass through va_arg area!
5411           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
5412           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
5413           Args.push_back(Cast);
5414         } else {
5415           Args.push_back(*AI);
5416         }
5417       }
5418     }
5419
5420   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
5421     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
5422
5423   Instruction *NC;
5424   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5425     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
5426                         Args, Caller->getName(), Caller);
5427     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
5428   } else {
5429     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
5430     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
5431       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
5432    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
5433   }
5434
5435   // Insert a cast of the return type as necessary...
5436   Value *NV = NC;
5437   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
5438     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
5439       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
5440
5441       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
5442       // non-phi, instruction in the normal successor block.
5443       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5444         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
5445         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
5446         InsertNewInstBefore(NC, *I);
5447       } else {
5448         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
5449         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
5450       }
5451       AddUsersToWorkList(*Caller);
5452     } else {
5453       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
5454     }
5455   }
5456
5457   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
5458     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
5459   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
5460   removeFromWorkList(Caller);
5461   return true;
5462 }
5463
5464
5465 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
5466 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
5467 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
5468 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
5469   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
5470
5471   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
5472   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
5473   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
5474   // code size and simplifying code.
5475   Constant *ConstantOp = 0;
5476   const Type *CastSrcTy = 0;
5477   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
5478     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
5479   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
5480     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
5481     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
5482     if (ConstantOp == 0) return 0;
5483   } else {
5484     return 0;  // Cannot fold this operation.
5485   }
5486
5487   // Check to see if all arguments are the same operation.
5488   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5489     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
5490     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
5491     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
5492       return 0;
5493     if (CastSrcTy) {
5494       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
5495         return 0;  // Cast operation must match.
5496     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
5497       return 0;
5498     }
5499   }
5500
5501   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
5502   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
5503   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
5504                                PN.getName()+".in");
5505   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
5506
5507   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
5508   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
5509
5510   // Add all operands to the new PHI.
5511   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5512     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
5513     if (NewInVal != InVal)
5514       InVal = 0;
5515     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
5516   }
5517
5518   Value *PhiVal;
5519   if (InVal) {
5520     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
5521     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
5522     PhiVal = InVal;
5523     delete NewPN;
5524   } else {
5525     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
5526     PhiVal = NewPN;
5527   }
5528
5529   // Insert and return the new operation.
5530   if (isa<CastInst>(FirstInst))
5531     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
5532   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
5533     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
5534   else
5535     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
5536                          PhiVal, ConstantOp);
5537 }
5538
5539 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
5540 /// that is dead.
5541 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
5542   if (PN->use_empty()) return true;
5543   if (!PN->hasOneUse()) return false;
5544
5545   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
5546   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
5547     return true;
5548
5549   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
5550     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
5551
5552   return false;
5553 }
5554
5555 // PHINode simplification
5556 //
5557 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
5558   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
5559     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
5560
5561   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
5562   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
5563   // constants.
5564   if (PN.hasOneUse())
5565     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
5566       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
5567         bool AllConstant = true;
5568         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5569           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
5570             AllConstant = false;
5571             break;
5572           }
5573         if (AllConstant) {
5574           // Make a new PHI with all casted values.
5575           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
5576           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5577             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
5578             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
5579                              PN.getIncomingBlock(i));
5580           }
5581
5582           // Update the cast instruction.
5583           CI->setOperand(0, New);
5584           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
5585           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
5586           return &PN;                // PN is now dead!
5587         }
5588       }
5589
5590   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
5591   // reducing code size.
5592   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
5593       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
5594     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
5595       return Result;
5596
5597   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
5598   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
5599   // PHI)... break the cycle.
5600   if (PN.hasOneUse())
5601     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
5602       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
5603       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
5604       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
5605         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
5606     }
5607
5608   return 0;
5609 }
5610
5611 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
5612                                       Instruction *InsertPoint,
5613                                       InstCombiner *IC) {
5614   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
5615   const Type *VTy = V->getType();
5616   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
5617     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
5618     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
5619                                              V->getName()), *InsertPoint);
5620   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
5621                                  *InsertPoint);
5622 }
5623
5624
5625 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
5626   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
5627   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
5628   // If so, eliminate the noop.
5629   if (GEP.getNumOperands() == 1)
5630     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5631
5632   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
5633     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
5634
5635   bool HasZeroPointerIndex = false;
5636   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
5637     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
5638
5639   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
5640     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5641
5642   // Eliminate unneeded casts for indices.
5643   bool MadeChange = false;
5644   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5645   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
5646     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
5647       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
5648         Value *Src = CI->getOperand(0);
5649         const Type *SrcTy = Src->getType();
5650         const Type *DestTy = CI->getType();
5651         if (Src->getType()->isInteger()) {
5652           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
5653                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
5654             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
5655             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
5656             // 32-bit pointer platforms.
5657             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
5658               MadeChange = true;
5659               GEP.setOperand(i, Src);
5660             }
5661           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
5662                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
5663             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
5664             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
5665             // pointer target.
5666             if (SrcTy->isSigned() ||
5667                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
5668               MadeChange = true;
5669               GEP.setOperand(i, Src);
5670             }
5671           }
5672         }
5673       }
5674       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
5675       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
5676       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
5677       // obvious.
5678       Value *Op = GEP.getOperand(i);
5679       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
5680         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5681           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
5682                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
5683           MadeChange = true;
5684         } else {
5685           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
5686                                                 Op->getName()), GEP);
5687           GEP.setOperand(i, Op);
5688           MadeChange = true;
5689         }
5690
5691       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
5692       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
5693       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
5694         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
5695                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
5696         MadeChange = true;
5697       }
5698     }
5699   if (MadeChange) return &GEP;
5700
5701   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
5702   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
5703   // getelementptr instructions into a single instruction.
5704   //
5705   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
5706   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
5707     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
5708
5709   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
5710     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
5711     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
5712     // avoids us creating a TON of code in some cases.
5713     //
5714     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
5715         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
5716       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
5717
5718     std::vector<Value *> Indices;
5719
5720     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
5721     bool EndsWithSequential = false;
5722     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
5723            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
5724       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
5725
5726     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
5727     if (EndsWithSequential) {
5728       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
5729       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
5730       //
5731       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
5732       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
5733         Sum = GO1;
5734       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
5735         Sum = SO1;
5736       } else {
5737         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
5738         // target's pointer size.
5739         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
5740           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
5741             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
5742           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
5743             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
5744           } else {
5745             unsigned PS = TD->getPointerSize();
5746             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5747               // Convert GO1 to SO1's type.
5748               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
5749
5750             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5751               // Convert SO1 to GO1's type.
5752               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
5753             } else {
5754               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
5755               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
5756               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
5757             }
5758           }
5759         }
5760         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
5761           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
5762         else {
5763           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
5764           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
5765         }
5766       }
5767
5768       // Recycle the GEP we already have if possible.
5769       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
5770         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
5771         GEP.setOperand(1, Sum);
5772         return &GEP;
5773       } else {
5774         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5775                        SrcGEPOperands.end()-1);
5776         Indices.push_back(Sum);
5777         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
5778       }
5779     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
5780                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
5781                SrcGEPOperands.size() != 1) {
5782       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
5783       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5784                      SrcGEPOperands.end());
5785       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
5786     }
5787
5788     if (!Indices.empty())
5789       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
5790
5791   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
5792     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
5793     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
5794
5795     // Scan for nonconstants...
5796     std::vector<Constant*> Indices;
5797     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
5798     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
5799       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
5800
5801     if (I == E) {  // If they are all constants...
5802       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
5803
5804       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
5805       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
5806     }
5807   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
5808     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
5809       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
5810     } else if (HasZeroPointerIndex) {
5811       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
5812       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
5813       //
5814       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
5815       //
5816       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
5817       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
5818       if (const ArrayType *XATy =
5819           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
5820         if (const ArrayType *CATy =
5821             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
5822           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
5823             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
5824             // to an array of the same type as the destination pointer
5825             // array.  Because the array type is never stepped over (there
5826             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
5827             GEP.setOperand(0, X);
5828             return &GEP;
5829           }
5830     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
5831       // Transform things like:
5832       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
5833       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
5834       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
5835       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
5836       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
5837           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
5838           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
5839         Value *V = InsertNewInstBefore(
5840                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
5841                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
5842         return new CastInst(V, GEP.getType());
5843       }
5844
5845       // Transform things like:
5846       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
5847       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
5848       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
5849
5850       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
5851           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
5852         uint64_t ArrayEltSize =
5853             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
5854
5855         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
5856         // allow either a mul, shift, or constant here.
5857         Value *NewIdx = 0;
5858         ConstantInt *Scale = 0;
5859         if (ArrayEltSize == 1) {
5860           NewIdx = GEP.getOperand(1);
5861           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
5862         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
5863           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
5864           Scale = CI;
5865         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
5866           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
5867               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
5868             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
5869             if (Inst->getType()->isSigned())
5870               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
5871             else
5872               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
5873             NewIdx = Inst->getOperand(0);
5874           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
5875                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
5876             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
5877             NewIdx = Inst->getOperand(0);
5878           }
5879         }
5880
5881         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
5882         // out, perform the transformation.
5883         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
5884           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
5885             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
5886                                       (int64_t)C->getRawValue() /
5887                                       (int64_t)ArrayEltSize);
5888           else
5889             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
5890                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
5891           if (Scale->getRawValue() != 1) {
5892             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
5893             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
5894             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
5895           }
5896
5897           // Insert the new GEP instruction.
5898           Instruction *Idx =
5899             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
5900                                   NewIdx, GEP.getName());
5901           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
5902           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
5903         }
5904       }
5905     }
5906   }
5907
5908   return 0;
5909 }
5910
5911 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
5912   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
5913   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
5914     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
5915       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
5916       AllocationInst *New = 0;
5917
5918       // Create and insert the replacement instruction...
5919       if (isa<MallocInst>(AI))
5920         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
5921       else {
5922         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
5923         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
5924       }
5925
5926       InsertNewInstBefore(New, AI);
5927
5928       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
5929       // allocas if possible...
5930       //
5931       BasicBlock::iterator It = New;
5932       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
5933
5934       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
5935       // insert our getelementptr instruction...
5936       //
5937       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
5938       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
5939                                        New->getName()+".sub", It);
5940
5941       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
5942       // allocation.
5943       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
5944     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
5945       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
5946     }
5947
5948   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
5949   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
5950   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
5951   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
5952       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
5953     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
5954
5955   return 0;
5956 }
5957
5958 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
5959   Value *Op = FI.getOperand(0);
5960
5961   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
5962   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5963     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
5964       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
5965       return &FI;
5966     }
5967
5968   // free undef -> unreachable.
5969   if (isa<UndefValue>(Op)) {
5970     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
5971     new StoreInst(ConstantBool::True,
5972                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
5973     return EraseInstFromFunction(FI);
5974   }
5975
5976   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
5977   // when lots of inlining happens.
5978   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
5979     return EraseInstFromFunction(FI);
5980
5981   return 0;
5982 }
5983
5984
5985 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
5986 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
5987   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
5988   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5989
5990   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5991   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5992     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5993
5994     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5995       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5996       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5997       // constants.
5998       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5999         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
6000           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
6001             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
6002             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
6003             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
6004             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6005           }
6006
6007       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
6008           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
6009           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
6010           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
6011           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
6012                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
6013
6014         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
6015         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
6016         // the result of the loaded value.
6017         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
6018                                                              CI->getName(),
6019                                                          LI.isVolatile()),LI);
6020         // Now cast the result of the load.
6021         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
6022       }
6023     }
6024   }
6025   return 0;
6026 }
6027
6028 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
6029 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
6030 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
6031 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
6032 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
6033   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
6034   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
6035
6036   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
6037   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
6038   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
6039   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
6040   // the load entirely).
6041   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
6042
6043   while (BBI != E) {
6044     --BBI;
6045
6046     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
6047       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
6048     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
6049       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
6050
6051   }
6052   return false;
6053 }
6054
6055 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
6056   Value *Op = LI.getOperand(0);
6057
6058   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
6059   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
6060     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
6061       return Res;
6062
6063   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
6064   if (LI.isVolatile()) return 0;
6065
6066   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
6067     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
6068     // If the instruction immediately before this is a store to the same
6069     // address, do a simple form of store->load forwarding.
6070     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
6071       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
6072         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
6073     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
6074       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
6075         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
6076   }
6077
6078   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
6079     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
6080         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
6081       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
6082       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
6083       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
6084       // CFG.
6085       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
6086                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
6087       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
6088     }
6089
6090   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
6091     // load null/undef -> undef
6092     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
6093       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
6094       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
6095       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
6096       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
6097                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
6098       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
6099     }
6100
6101     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
6102     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
6103       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
6104         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
6105
6106     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
6107     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
6108       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
6109         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
6110           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
6111             if (Constant *V =
6112                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
6113               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
6114         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
6115           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
6116           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
6117           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
6118           // CFG.
6119           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
6120                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
6121           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
6122         }
6123
6124       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
6125         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
6126           return Res;
6127       }
6128   }
6129
6130   if (Op->hasOneUse()) {
6131     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
6132     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
6133     // exposes redundancy in the code.
6134     //
6135     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
6136     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
6137     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
6138     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
6139     // unconditionally.
6140     //
6141     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
6142       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
6143       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
6144           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
6145         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
6146                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
6147         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
6148                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
6149         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
6150       }
6151
6152       // load (select (cond, null, P)) -> load P
6153       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
6154         if (C->isNullValue()) {
6155           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
6156           return &LI;
6157         }
6158
6159       // load (select (cond, P, null)) -> load P
6160       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
6161         if (C->isNullValue()) {
6162           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
6163           return &LI;
6164         }
6165
6166     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
6167       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
6168       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
6169
6170       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
6171       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
6172       // loaded from the PHI.
6173       if (Safe) {
6174         BasicBlock::iterator I = &LI;
6175         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
6176           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
6177             Safe = false;
6178             break;
6179           }
6180       }
6181
6182       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
6183         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
6184                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
6185           Safe = false;
6186
6187       if (Safe) {
6188         // Create the PHI.
6189         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
6190         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
6191         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
6192
6193         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
6194           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
6195           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
6196           if (TheLoad == 0) {
6197             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
6198             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
6199                                                        InVal->getName()+".val"),
6200                                           *BB->getTerminator());
6201           }
6202           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
6203         }
6204         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
6205       }
6206     }
6207   }
6208   return 0;
6209 }
6210
6211 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
6212 /// when possible.
6213 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
6214   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
6215   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
6216
6217   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
6218   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
6219     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6220
6221     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
6222       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
6223       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
6224       // constants.
6225       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
6226         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
6227           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
6228             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
6229             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
6230             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
6231             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
6232           }
6233
6234       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
6235           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
6236                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
6237
6238         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
6239         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
6240         // the value to be stored.
6241         Value *NewCast;
6242         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
6243           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
6244         else
6245           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
6246                                                         SrcPTy,
6247                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
6248
6249         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
6250       }
6251     }
6252   }
6253   return 0;
6254 }
6255
6256 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
6257   Value *Val = SI.getOperand(0);
6258   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
6259
6260   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
6261     EraseInstFromFunction(SI);
6262     ++NumCombined;
6263     return 0;
6264   }
6265
6266   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
6267   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
6268   // situation often occurs with bitfield accesses.
6269   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
6270   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
6271        --ScanInsts) {
6272     --BBI;
6273
6274     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
6275       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
6276       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
6277         ++NumDeadStore;
6278         ++BBI;
6279         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
6280         continue;
6281       }
6282       break;
6283     }
6284
6285     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
6286     if (BBI->mayWriteToMemory() || isa<LoadInst>(BBI))
6287       break;
6288   }
6289
6290
6291   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
6292
6293   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
6294   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
6295     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
6296       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
6297       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
6298         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
6299       ++NumCombined;
6300     }
6301     return 0;  // Do not modify these!
6302   }
6303
6304   // store undef, Ptr -> noop
6305   if (isa<UndefValue>(Val)) {
6306     EraseInstFromFunction(SI);
6307     ++NumCombined;
6308     return 0;
6309   }
6310
6311   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
6312   // source instead.
6313   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
6314     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
6315       return Res;
6316   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
6317     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
6318       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
6319         return Res;
6320
6321
6322   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
6323   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
6324   BBI = &SI; ++BBI;
6325   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
6326     if (BI->isUnconditional()) {
6327       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
6328       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
6329       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
6330       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
6331
6332       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
6333       BasicBlock *Other = 0;
6334       if (*PI != BI->getParent())
6335         Other = *PI;
6336       ++PI;
6337       if (PI != pred_end(Dest)) {
6338         if (*PI != BI->getParent())
6339           if (Other)
6340             Other = 0;
6341           else
6342             Other = *PI;
6343         if (++PI != pred_end(Dest))
6344           Other = 0;
6345       }
6346       if (Other) {  // If only one other pred...
6347         BBI = Other->getTerminator();
6348         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
6349         // there is an instruction before the branch.
6350         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
6351             BBI != Other->begin()) {
6352           --BBI;
6353           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
6354
6355           // If this instruction is a store to the same location.
6356           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
6357             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
6358             // node now if we need it.
6359             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
6360             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
6361               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
6362               PN->reserveOperandSpace(2);
6363               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
6364               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
6365               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
6366             }
6367
6368             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
6369             // insert it.
6370             BBI = Dest->begin();
6371             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
6372             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
6373                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
6374
6375             // Nuke the old stores.
6376             EraseInstFromFunction(SI);
6377             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
6378             ++NumCombined;
6379             return 0;
6380           }
6381         }
6382       }
6383     }
6384
6385   return 0;
6386 }
6387
6388
6389 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
6390   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
6391   Value *X = 0;
6392   BasicBlock *TrueDest;
6393   BasicBlock *FalseDest;
6394   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
6395       !isa<Constant>(X)) {
6396     // Swap Destinations and condition...
6397     BI.setCondition(X);
6398     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6399     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6400     return &BI;
6401   }
6402
6403   // Cannonicalize setne -> seteq
6404   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
6405   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
6406                       TrueDest, FalseDest)))
6407     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
6408          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
6409       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
6410       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
6411       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
6412       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
6413       // Swap Destinations and condition...
6414       BI.setCondition(NewSCC);
6415       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6416       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6417       removeFromWorkList(I);
6418       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6419       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
6420       return &BI;
6421     }
6422
6423   return 0;
6424 }
6425
6426 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
6427   Value *Cond = SI.getCondition();
6428   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
6429     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
6430       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6431         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
6432         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
6433           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
6434                                                 AddRHS));
6435         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
6436         WorkList.push_back(I);
6437         return &SI;
6438       }
6439   }
6440   return 0;
6441 }
6442
6443 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
6444   if (ConstantAggregateZero *C =
6445       dyn_cast<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0))) {
6446     // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0
6447     const Type *Ty = cast<PackedType>(C->getType())->getElementType();
6448     EI.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Ty));
6449     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(Ty));
6450   }
6451   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(EI.getOperand(0))) {
6452     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
6453     // with that operand
6454     Constant *op0 = cast<Constant>(C->getOperand(0));
6455     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
6456       if (C->getOperand(i) != op0) return 0;
6457     return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
6458   }
6459   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0)))
6460     if (I->hasOneUse()) {
6461       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
6462       // profitable to do so
6463       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
6464         if (!isa<Constant>(BO->getOperand(0)) &&
6465             !isa<Constant>(BO->getOperand(1)))
6466           return 0;
6467         ExtractElementInst *newEI0 =
6468           new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
6469                                  EI.getName());
6470         ExtractElementInst *newEI1 =
6471           new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
6472                                  EI.getName());
6473         InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
6474         InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
6475         return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
6476       }
6477       switch(I->getOpcode()) {
6478       case Instruction::Load: {
6479         Value *Ptr = InsertCastBefore(I->getOperand(0),
6480                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
6481         GetElementPtrInst *GEP =
6482           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1),
6483                                 I->getName() + ".gep");
6484         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
6485         return new LoadInst(GEP);
6486       }
6487       default:
6488         return 0;
6489       }
6490     }
6491   return 0;
6492 }
6493
6494
6495 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
6496   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
6497                  WorkList.end());
6498 }
6499
6500
6501 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
6502 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
6503 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
6504 /// end of its block.
6505 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
6506   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
6507
6508   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
6509   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
6510
6511   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
6512   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
6513     return false;
6514
6515   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
6516   // the end of block that could change the value.
6517   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6518     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
6519          Scan != E; ++Scan)
6520       if (Scan->mayWriteToMemory())
6521         return false;
6522   }
6523
6524   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
6525   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
6526
6527   I->moveBefore(InsertPos);
6528   ++NumSunkInst;
6529   return true;
6530 }
6531
6532 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
6533   bool Changed = false;
6534   TD = &getAnalysis<TargetData>();
6535
6536   {
6537     // Populate the worklist with the reachable instructions.
6538     std::set<BasicBlock*> Visited;
6539     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
6540            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
6541       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
6542         WorkList.push_back(I);
6543
6544     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
6545     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
6546     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
6547     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
6548       if (!Visited.count(BB)) {
6549         Instruction *Term = BB->getTerminator();
6550         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
6551           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
6552
6553           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6554           ++NumDeadInst;
6555
6556           if (!I->use_empty())
6557             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
6558           I->eraseFromParent();
6559         }
6560       }
6561   }
6562
6563   while (!WorkList.empty()) {
6564     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
6565     WorkList.pop_back();
6566
6567     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
6568     // Check to see if we can DIE the instruction...
6569     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6570       // Add operands to the worklist...
6571       if (I->getNumOperands() < 4)
6572         AddUsesToWorkList(*I);
6573       ++NumDeadInst;
6574
6575       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6576
6577       I->eraseFromParent();
6578       removeFromWorkList(I);
6579       continue;
6580     }
6581
6582     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
6583     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
6584       Value* Ptr = I->getOperand(0);
6585       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
6586           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
6587           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
6588           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
6589         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
6590         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
6591         bool isFoldableGEP = true;
6592         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6593           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
6594             isFoldableGEP = false;
6595         if (isFoldableGEP) {
6596           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
6597                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
6598           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
6599           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
6600           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
6601         }
6602       }
6603
6604       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
6605
6606       // Add operands to the worklist...
6607       AddUsesToWorkList(*I);
6608       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
6609
6610       ++NumConstProp;
6611       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6612       removeFromWorkList(I);
6613       continue;
6614     }
6615
6616     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
6617     if (I->hasOneUse()) {
6618       BasicBlock *BB = I->getParent();
6619       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
6620       if (UserParent != BB) {
6621         bool UserIsSuccessor = false;
6622         // See if the user is one of our successors.
6623         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
6624           if (*SI == UserParent) {
6625             UserIsSuccessor = true;
6626             break;
6627           }
6628
6629         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
6630         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
6631         // otherwise), we can keep going.
6632         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
6633             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
6634           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
6635           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
6636       }
6637     }
6638
6639     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
6640     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
6641       ++NumCombined;
6642       // Should we replace the old instruction with a new one?
6643       if (Result != I) {
6644         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
6645                         << "    New = " << *Result);
6646
6647         // Everything uses the new instruction now.
6648         I->replaceAllUsesWith(Result);
6649
6650         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
6651         WorkList.push_back(Result);
6652         AddUsersToWorkList(*Result);
6653
6654         // Move the name to the new instruction first...
6655         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
6656         Result->setName(OldName);
6657
6658         // Insert the new instruction into the basic block...
6659         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
6660         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
6661
6662         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
6663           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
6664             ++InsertPos;
6665
6666         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
6667
6668         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
6669         // use counts.
6670         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6671           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6672             WorkList.push_back(OpI);
6673
6674         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
6675         // we do not process an instruction that has been deleted.
6676         removeFromWorkList(I);
6677
6678         // Erase the old instruction.
6679         InstParent->getInstList().erase(I);
6680       } else {
6681         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
6682
6683         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
6684         // if so, remove it.
6685         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6686           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
6687           // use counts.
6688           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6689             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6690               WorkList.push_back(OpI);
6691
6692           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
6693           // occurrences of this instruction.
6694           removeFromWorkList(I);
6695           I->eraseFromParent();
6696         } else {
6697           WorkList.push_back(Result);
6698           AddUsersToWorkList(*Result);
6699         }
6700       }
6701       Changed = true;
6702     }
6703   }
6704
6705   return Changed;
6706 }
6707
6708 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
6709   return new InstCombiner();
6710 }
6711