Remove an orthogonal transformation of the selection condition from my most recent...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2113   //     intptrtype
2114   {
2115     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2116     Value *Other = RHS;
2117     if (!CI) {
2118       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2119       Other = LHS;
2120     }
2121     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2122         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2123          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2124         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2125       unsigned AS =
2126         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2127       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2128                                    PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2129       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2130       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2131     }
2132   }
2133   
2134   // add (select X 0 (sub n A)) A ->
2135   //  select X A n
2136   {
2137     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2138     Value *Other = RHS;
2139     if (!SI) {
2140       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2141       Other = LHS;
2142     }
2143     if (SI) {
2144       Value *TV = SI->getTrueValue();
2145       Value *FV = SI->getFalseValue();
2146       Value *A;
2147
2148       // Can we fold the add into the argument of the select?
2149       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2150       ConstantInt *C1, *C2;
2151       if (match(FV, m_ConstantInt(C1)) && C1->getValue() == 0 &&
2152           match(TV, m_Sub(m_ConstantInt(C2), m_Value(A))) &&
2153           A == Other) {
2154         // We managed to fold the add into the true select value,
2155         // picking up a simplified condition, if available.
2156         return new SelectInst(SI->getCondition(), C2, A);
2157       } else if (match(TV, m_ConstantInt(C1)) && C1->getValue() == 0 && 
2158                  match(FV, m_Sub(m_ConstantInt(C2), m_Value(A))) &&
2159                  A == Other) {
2160         // We managed to fold the add into the false select value,
2161         // picking up a simplified condition, if available.
2162         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, C2);
2163       }
2164     }
2165   }
2166
2167   return Changed ? &I : 0;
2168 }
2169
2170 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2171 // highest order bit set.
2172 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2173   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2174   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2175 }
2176
2177 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2178   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2179
2180   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2181     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2182
2183   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2184   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2185     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2186
2187   if (isa<UndefValue>(Op0))
2188     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2189   if (isa<UndefValue>(Op1))
2190     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2191
2192   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2193     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2194     if (C->isAllOnesValue())
2195       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2196
2197     // C - ~X == X + (1+C)
2198     Value *X = 0;
2199     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2200       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2201
2202     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2203     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2204     if (C->isZero()) {
2205       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2206         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2207           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2208             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2209             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2210                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2211               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2212               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2213                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2214             }
2215           }
2216         }
2217         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2218           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2219             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2220             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2221                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2222               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2223               return BinaryOperator::createLShr(
2224                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2225             }
2226           }
2227         } 
2228     }
2229
2230     // Try to fold constant sub into select arguments.
2231     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2232       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2233         return R;
2234
2235     if (isa<PHINode>(Op0))
2236       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2237         return NV;
2238   }
2239
2240   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2241     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2242         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2243       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2244         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2245       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2246         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2247       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2248         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2249           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2250           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2251                                            Op1I->getOperand(0));
2252       }
2253     }
2254
2255     if (Op1I->hasOneUse()) {
2256       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2257       // is not used by anyone else...
2258       //
2259       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2260           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2261         // Swap the two operands of the subexpr...
2262         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2263         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2264         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2265
2266         // Create the new top level add instruction...
2267         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2268       }
2269
2270       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2271       //
2272       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2273           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2274         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2275
2276         Value *NewNot =
2277           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2278         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2279       }
2280
2281       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2282       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2283         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2284           if (CSI->isZero())
2285             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2286               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2287                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2288
2289       // X - X*C --> X * (1-C)
2290       ConstantInt *C2 = 0;
2291       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2292         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2293         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2294       }
2295
2296       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2297       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2298         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2299           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2300               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2301             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2302               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2303             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2304               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2305           }
2306     }
2307   }
2308
2309   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2310     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2311       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2312         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2313           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2314         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2315           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2316       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2317         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2318           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2319       }
2320
2321   ConstantInt *C1;
2322   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2323     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2324       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2325
2326     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2327     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2328       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2329   }
2330   return 0;
2331 }
2332
2333 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2334 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2335 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2336 /// signed.
2337 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2338                            bool &TrueIfSigned) {
2339   switch (pred) {
2340   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2341     TrueIfSigned = true;
2342     return RHS->isZero();
2343   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2344     TrueIfSigned = true;
2345     return RHS->isAllOnesValue();
2346   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2347     TrueIfSigned = false;
2348     return RHS->isAllOnesValue();
2349   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2350     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2351     TrueIfSigned = true;
2352     return RHS->getValue() ==
2353       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2354   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2355     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2356     TrueIfSigned = true;
2357     return RHS->getValue() == 
2358       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2359   default:
2360     return false;
2361   }
2362 }
2363
2364 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2365   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2366   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2367
2368   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2369     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2370
2371   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2372   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2373     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2374
2375       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2376       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2377         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2378           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2379             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2380                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2381
2382       if (CI->isZero())
2383         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2384       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2385         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2386       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2387         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2388
2389       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2390       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2391         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2392                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2393       }
2394     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2395       if (Op1F->isNullValue())
2396         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2397
2398       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2399       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2400       // We need a better interface for long double here.
2401       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2402         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2403           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2404     }
2405     
2406     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2407       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2408           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2409         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2410         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2411                                                      Op1, "tmp");
2412         InsertNewInstBefore(Add, I);
2413         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2414                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2415         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2416         
2417       }
2418
2419     // Try to fold constant mul into select arguments.
2420     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2421       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2422         return R;
2423
2424     if (isa<PHINode>(Op0))
2425       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2426         return NV;
2427   }
2428
2429   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2430     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2431       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2432
2433   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2434   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2435   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2436   // formed.
2437   CastInst *BoolCast = 0;
2438   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2439     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2440       BoolCast = CI;
2441   if (!BoolCast)
2442     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2443       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2444         BoolCast = CI;
2445   if (BoolCast) {
2446     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2447       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2448       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2449       bool TIS = false;
2450       
2451       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2452       // multiply into a shift/and combination.
2453       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2454           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2455           TIS) {
2456         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2457         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2458                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2459         Value *V =
2460           InsertNewInstBefore(
2461             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2462                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2463                                             ".mask"), I);
2464
2465         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2466         // or truncate to the multiply type.
2467         if (I.getType() != V->getType()) {
2468           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2469           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2470           Instruction::CastOps opcode = 
2471             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2472              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2473           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2474         }
2475
2476         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2477         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2478       }
2479     }
2480   }
2481
2482   return Changed ? &I : 0;
2483 }
2484
2485 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2486 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2487 /// used by the visitors to those instructions.
2488 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2489 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2490   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2491
2492   // undef / X -> 0
2493   if (isa<UndefValue>(Op0))
2494     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2495
2496   // X / undef -> undef
2497   if (isa<UndefValue>(Op1))
2498     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2499
2500   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2501   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2502     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2503     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2504     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2505     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2506     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2507     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2508       if (ST->isNullValue()) {
2509         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2510         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2511           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2512         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2513           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2514         else
2515           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2516         return &I;
2517       }
2518
2519     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2520     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2521       if (ST->isNullValue()) {
2522         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2523         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2524           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2525         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2526           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2527         else
2528           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2529         return &I;
2530       }
2531   }
2532
2533   return 0;
2534 }
2535
2536 /// This function implements the transforms common to both integer division
2537 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2538 /// division instructions.
2539 /// @brief Common integer divide transforms
2540 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2541   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2542
2543   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2544     return Common;
2545
2546   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2547     // div X, 1 == X
2548     if (RHS->equalsInt(1))
2549       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2550
2551     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2552     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2553       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2554         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2555           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2556                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2557         }
2558
2559     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2560       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2561         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2562           return R;
2563       if (isa<PHINode>(Op0))
2564         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2565           return NV;
2566     }
2567   }
2568
2569   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2570   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2571     if (LHS->equalsInt(0))
2572       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2573
2574   return 0;
2575 }
2576
2577 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2578   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2579
2580   // Handle the integer div common cases
2581   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2582     return Common;
2583
2584   // X udiv C^2 -> X >> C
2585   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2586   // if so, convert to a right shift.
2587   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2588     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2589       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2590                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2591   }
2592
2593   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2594   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2595     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2596         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2597       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2598       if (C1.isPowerOf2()) {
2599         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2600         const Type *NTy = N->getType();
2601         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2602           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2603           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2604         }
2605         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2606       }
2607     }
2608   }
2609   
2610   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2611   // where C1&C2 are powers of two.
2612   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2613     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2614       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2615         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2616         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2617           // Compute the shift amounts
2618           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2619           // Construct the "on true" case of the select
2620           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2621           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2622                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2623           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2624   
2625           // Construct the "on false" case of the select
2626           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2627           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2628                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2629           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2630
2631           // construct the select instruction and return it.
2632           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2633         }
2634       }
2635   return 0;
2636 }
2637
2638 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2639   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2640
2641   // Handle the integer div common cases
2642   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2643     return Common;
2644
2645   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2646     // sdiv X, -1 == -X
2647     if (RHS->isAllOnesValue())
2648       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2649
2650     // -X/C -> X/-C
2651     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2652       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2653   }
2654
2655   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2656   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2657   if (I.getType()->isInteger()) {
2658     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2659     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2660       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2661       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2662     }
2663   }      
2664   
2665   return 0;
2666 }
2667
2668 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2669   return commonDivTransforms(I);
2670 }
2671
2672 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2673 /// of some factor, return that factor.
2674 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2675   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2676     return CI;
2677   
2678   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2679   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2680   
2681   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2682   if (!I) return Result;
2683   
2684   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2685     // Handle multiplies by a constant, etc.
2686     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2687                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2688   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2689     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2690     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2691       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2692       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2693     }
2694   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2695     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2696       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2697       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2698       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2699         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2700                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2701     }
2702   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2703     // Only handle int->int casts.
2704     if (!CI->isIntegerCast())
2705       return Result;
2706     Value *Op = CI->getOperand(0);
2707     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2708   }    
2709   return Result;
2710 }
2711
2712 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2713 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2714 /// is used by the visitors to those instructions.
2715 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2716 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2717   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2718
2719   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2720   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2721     if (LHS->isNullValue())
2722       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2723
2724   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2725     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2726   if (isa<UndefValue>(Op1))
2727     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2728
2729   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2730   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2731     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2732     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2733     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2734     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2735     // simplified also.
2736     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2737       if (ST->isNullValue()) {
2738         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2739         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2740           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2741         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2742           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2743         else
2744           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2745         return &I;
2746       }
2747     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2748     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2749       if (ST->isNullValue()) {
2750         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2751         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2752           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2753         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2754           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2755         else
2756           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2757         return &I;
2758       }
2759   }
2760
2761   return 0;
2762 }
2763
2764 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2765 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2766 /// remainder instructions.
2767 /// @brief Common integer remainder transforms
2768 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2769   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2770
2771   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2772     return common;
2773
2774   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2775     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2776     if (RHS->equalsInt(0))
2777       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2778     
2779     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2780       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2781
2782     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2783       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2784         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2785           return R;
2786       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2787         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2788           return NV;
2789       }
2790       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2791       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2792         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2793     }
2794   }
2795
2796   return 0;
2797 }
2798
2799 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2800   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2801
2802   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2803     return common;
2804   
2805   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2806     // X urem C^2 -> X and C
2807     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2808     // if so, convert to a bitwise and.
2809     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2810       if (C->getValue().isPowerOf2())
2811         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2812   }
2813
2814   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2815     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2816     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2817         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2818       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2819         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2820         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2821                                                                    "tmp"), I);
2822         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2823       }
2824     }
2825   }
2826
2827   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2828   // where C1&C2 are powers of two.
2829   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2830     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2831       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2832         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2833         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2834             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2835           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2836             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2837           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2838             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2839           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2840         }
2841       }
2842   }
2843   
2844   return 0;
2845 }
2846
2847 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2848   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2849
2850   // Handle the integer rem common cases
2851   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2852     return common;
2853   
2854   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2855     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2856         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2857       // X % -Y -> X % Y
2858       AddUsesToWorkList(I);
2859       I.setOperand(1, RHSNeg);
2860       return &I;
2861     }
2862  
2863   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2864   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2865   if (I.getType()->isInteger()) {
2866     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2867     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2868       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2869       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2870     }
2871   }
2872
2873   return 0;
2874 }
2875
2876 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2877   return commonRemTransforms(I);
2878 }
2879
2880 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2881 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2882   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2883   if (!isSigned)
2884     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2885   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2886 }
2887
2888 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2889 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2890   if (!isSigned)
2891     return C->getValue() == 1; // unsigned
2892     
2893   // Calculate 1111111111000000000000
2894   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2895   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2896 }
2897
2898 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2899 // constant.
2900 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2901   return CI->getValue().isPowerOf2();
2902 }
2903
2904 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2905 // This is the same as lowones(~X).
2906 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2907   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2908 }
2909
2910 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2911 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2912 ///
2913 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2914 ///
2915 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2916 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2917 ///
2918 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2919 ///   0  A > B
2920 ///   1  A == B
2921 ///   2  A < B
2922 ///
2923 /// <=>  Value  Definition
2924 /// 000     0   Always false
2925 /// 001     1   A >  B
2926 /// 010     2   A == B
2927 /// 011     3   A >= B
2928 /// 100     4   A <  B
2929 /// 101     5   A != B
2930 /// 110     6   A <= B
2931 /// 111     7   Always true
2932 ///  
2933 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2934   switch (ICI->getPredicate()) {
2935     // False -> 0
2936   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2937   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2938   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2939   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2940   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2941   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2942   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2943   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2944   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2945   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2946     // True -> 7
2947   default:
2948     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2949     return 0;
2950   }
2951 }
2952
2953 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2954 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2955 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2956 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2957 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2958   switch (code) {
2959   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2960   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2961   case  1: 
2962     if (sign)
2963       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2964     else
2965       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2966   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2967   case  3: 
2968     if (sign)
2969       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2970     else
2971       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2972   case  4: 
2973     if (sign)
2974       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2975     else
2976       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2977   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2978   case  6: 
2979     if (sign)
2980       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2981     else
2982       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2983   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2984   }
2985 }
2986
2987 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2988   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2989     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2990      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2991     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2992      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2993 }
2994
2995 namespace { 
2996 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2997 struct FoldICmpLogical {
2998   InstCombiner &IC;
2999   Value *LHS, *RHS;
3000   ICmpInst::Predicate pred;
3001   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3002     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3003       pred(ICI->getPredicate()) {}
3004   bool shouldApply(Value *V) const {
3005     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3006       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3007         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
3008                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
3009     return false;
3010   }
3011   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3012     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3013     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3014       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3015       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3016     }
3017
3018     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3019     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3020     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3021     unsigned Code;
3022     switch (Log.getOpcode()) {
3023     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3024     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3025     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3026     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3027     }
3028
3029     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3030                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3031       
3032     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3033     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3034       return I;
3035     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3036     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3037   }
3038 };
3039 } // end anonymous namespace
3040
3041 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3042 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3043 // guaranteed to be a binary operator.
3044 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3045                                     ConstantInt *OpRHS,
3046                                     ConstantInt *AndRHS,
3047                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3048   Value *X = Op->getOperand(0);
3049   Constant *Together = 0;
3050   if (!Op->isShift())
3051     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3052
3053   switch (Op->getOpcode()) {
3054   case Instruction::Xor:
3055     if (Op->hasOneUse()) {
3056       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3057       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3058       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3059       And->takeName(Op);
3060       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3061     }
3062     break;
3063   case Instruction::Or:
3064     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3065       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3066
3067     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3068       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3069       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3070       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3071       Or->takeName(Op);
3072       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3073     }
3074     break;
3075   case Instruction::Add:
3076     if (Op->hasOneUse()) {
3077       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3078       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3079       // single bit constant.
3080       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3081
3082       // If there is only one bit set...
3083       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3084         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3085         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3086         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3087         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3088
3089         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3090         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3091           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3092           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3093           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3094           // no effect.
3095           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3096             TheAnd.setOperand(0, X);
3097             return &TheAnd;
3098           } else {
3099             // Pull the XOR out of the AND.
3100             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3101             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3102             NewAnd->takeName(Op);
3103             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3104           }
3105         }
3106       }
3107     }
3108     break;
3109
3110   case Instruction::Shl: {
3111     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3112     // the anded constant includes them, clear them now!
3113     //
3114     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3115     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3116     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3117     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3118
3119     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3120     // Masking out bits that the shift already masks
3121       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3122     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3123       TheAnd.setOperand(1, CI);
3124       return &TheAnd;
3125     }
3126     break;
3127   }
3128   case Instruction::LShr:
3129   {
3130     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3131     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3132     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3133     //
3134     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3135     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3136     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3137     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3138
3139     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3140     // Masking out bits that the shift already masks.
3141       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3142     } else if (CI != AndRHS) {
3143       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3144       return &TheAnd;
3145     }
3146     break;
3147   }
3148   case Instruction::AShr:
3149     // Signed shr.
3150     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3151     // with an and.
3152     if (Op->hasOneUse()) {
3153       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3154       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3155       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3156       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3157       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3158         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3159         // Make the argument unsigned.
3160         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3161         ShVal = InsertNewInstBefore(
3162             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3163                                    Op->getName()), TheAnd);
3164         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3165       }
3166     }
3167     break;
3168   }
3169   return 0;
3170 }
3171
3172
3173 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3174 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3175 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3176 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3177 /// insert new instructions.
3178 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3179                                            bool isSigned, bool Inside, 
3180                                            Instruction &IB) {
3181   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3182             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3183          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3184     
3185   if (Inside) {
3186     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3187       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3188
3189     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3190     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3191       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3192         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3193       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3194     }
3195
3196     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3197     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3198     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3199     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3200     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3201     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3202   }
3203
3204   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3205     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3206
3207   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3208   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3209   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3210     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3211         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3212     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3213   }
3214
3215   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3216   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3217   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3218   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3219   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3220   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3221   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3222 }
3223
3224 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3225 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3226 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3227 // not, since all 1s are not contiguous.
3228 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3229   const APInt& V = Val->getValue();
3230   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3231   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3232
3233   // look for the first zero bit after the run of ones
3234   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3235   // look for the first non-zero bit
3236   ME = V.getActiveBits(); 
3237   return true;
3238 }
3239
3240 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3241 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3242 /// the following xforms:
3243 /// 
3244 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3245 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3246 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3247 ///
3248 /// return (A +/- B).
3249 ///
3250 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3251                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3252                                         Instruction &I) {
3253   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3254   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3255       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3256
3257   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3258
3259   switch (LHSI->getOpcode()) {
3260   default: return 0;
3261   case Instruction::And:
3262     if (And(N, Mask) == Mask) {
3263       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3264       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3265            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3266           Mask->getValue().getBitWidth())
3267         break;
3268
3269       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3270       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3271       // is all N is, ignore it.
3272       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3273       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3274         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3275         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3276         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3277           break;
3278       }
3279     }
3280     return 0;
3281   case Instruction::Or:
3282   case Instruction::Xor:
3283     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3284     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3285          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3286         && And(N, Mask)->isZero())
3287       break;
3288     return 0;
3289   }
3290   
3291   Instruction *New;
3292   if (isSub)
3293     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3294   else
3295     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3296   return InsertNewInstBefore(New, I);
3297 }
3298
3299 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3300   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3301   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3302
3303   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3304     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3305
3306   // and X, X = X
3307   if (Op0 == Op1)
3308     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3309
3310   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3311   // purpose is to compute bits we don't care about.
3312   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3313     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3314     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3315     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3316                              KnownZero, KnownOne))
3317       return &I;
3318   } else {
3319     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3320       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3321         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3322     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3323       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3324     }
3325   }
3326   
3327   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3328     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3329     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3330
3331     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3332     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3333       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3334       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3335       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3336       switch (Op0I->getOpcode()) {
3337       case Instruction::Xor:
3338       case Instruction::Or:
3339         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3340         if (Op0I->hasOneUse()) {
3341           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3342             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3343             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3344                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3345             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3346             return BinaryOperator::create(
3347                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3348           }
3349           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3350               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3351             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3352             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3353                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3354             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3355             return BinaryOperator::create(
3356                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3357           }
3358         }
3359
3360         break;
3361       case Instruction::Add:
3362         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3363         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3364         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3365         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3366           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3367         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3368           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3369         break;
3370
3371       case Instruction::Sub:
3372         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3373         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3374         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3375         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3376           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3377         break;
3378       }
3379
3380       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3381         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3382           return Res;
3383     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3384       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3385       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3386       // frequently occurs for bitfield accesses.
3387       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3388         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3389             CastOp->getNumOperands() == 2)
3390           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3391             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3392               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3393               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3394               // This will fold the two constants together, which may allow 
3395               // other simplifications.
3396               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3397                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3398                 CastOp->getName()+".shrunk");
3399               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3400               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3401               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3402               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3403               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3404             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3405               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3406               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3407               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3408               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3409                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3410             }
3411       }
3412     }
3413
3414     // Try to fold constant and into select arguments.
3415     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3416       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3417         return R;
3418     if (isa<PHINode>(Op0))
3419       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3420         return NV;
3421   }
3422
3423   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3424   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3425
3426   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3427     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3428
3429   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3430   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3431     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3432                                                I.getName()+".demorgan");
3433     InsertNewInstBefore(Or, I);
3434     return BinaryOperator::createNot(Or);
3435   }
3436   
3437   {
3438     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3439     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3440       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3441         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3442     
3443       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3444       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3445         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3446           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3447       }
3448     }
3449     
3450     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3451       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3452         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3453
3454       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3455       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3456         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3457           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3458       }
3459     }
3460     
3461     if (Op0->hasOneUse() &&
3462         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3463       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3464         I.swapOperands();     // Simplify below
3465         std::swap(Op0, Op1);
3466       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3467         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3468         I.swapOperands();     // Simplify below
3469         std::swap(Op0, Op1);
3470       }
3471     }
3472     if (Op1->hasOneUse() &&
3473         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3474       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3475         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3476         std::swap(A, B);
3477       }
3478       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3479         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3480         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3481         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3482       }
3483     }
3484   }
3485   
3486   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3487     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3488     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3489       return R;
3490
3491     Value *LHSVal, *RHSVal;
3492     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3493     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3494     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3495       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3496         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3497             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3498             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3499             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3500             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3501             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3502             
3503             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3504             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3505              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3506                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3507           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3508           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3509             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3510           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3511           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3512           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3513             std::swap(LHS, RHS);
3514             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3515             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3516           }
3517
3518           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3519           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3520           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3521           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3522           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3523           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3524           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3525
3526           switch (LHSCC) {
3527           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3528           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3529             switch (RHSCC) {
3530             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3531             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3532             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3533             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3534               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3535             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3536             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3537             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3538               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3539             }
3540           case ICmpInst::ICMP_NE:
3541             switch (RHSCC) {
3542             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3543             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3544               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3545                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3546               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3547             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3548               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3549                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3550               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3551             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3552             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3553             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3554               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3555             case ICmpInst::ICMP_NE:
3556               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3557                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3558                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3559                                                       LHSVal->getName()+".off");
3560                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3561                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3562                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3563               }
3564               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3565             }
3566             break;
3567           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3568             switch (RHSCC) {
3569             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3570             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3571             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3572               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3573             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3574               break;
3575             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3576             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3577               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3578             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3579               break;
3580             }
3581             break;
3582           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3583             switch (RHSCC) {
3584             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3585             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3586             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3587               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3588             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3589               break;
3590             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3591             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3592               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3593             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3594               break;
3595             }
3596             break;
3597           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3598             switch (RHSCC) {
3599             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3600             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3601               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3602             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3603               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3604             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3605               break;
3606             case ICmpInst::ICMP_NE:
3607               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3608                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3609               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3610             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3611               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3612                                      true, I);
3613             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3614               break;
3615             }
3616             break;
3617           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3618             switch (RHSCC) {
3619             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3620             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3621             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3622               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3623             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3624               break;
3625             case ICmpInst::ICMP_NE:
3626               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3627                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3628               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3629             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3630               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3631                                      true, I);
3632             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3633               break;
3634             }
3635             break;
3636           }
3637         }
3638   }
3639
3640   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3641   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3642     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3643       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3644         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3645         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3646             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3647             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3648                               I.getType(), TD) &&
3649             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3650                               I.getType(), TD)) {
3651           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3652                                                          Op1C->getOperand(0),
3653                                                          I.getName());
3654           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3655           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3656         }
3657       }
3658     
3659   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3660   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3661     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3662       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3663           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3664           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3665         Instruction *NewOp =
3666           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3667                                                         SI1->getOperand(0),
3668                                                         SI0->getName()), I);
3669         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3670                                       SI1->getOperand(1));
3671       }
3672   }
3673
3674   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3675   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3676     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3677       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3678           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3679         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3680           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3681             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3682             // false.
3683             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3684               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3685             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3686                                 RHS->getOperand(0));
3687           }
3688     }
3689   }
3690       
3691   return Changed ? &I : 0;
3692 }
3693
3694 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3695 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3696 /// yet, fill it in and return false.
3697 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3698   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3699   if (I == 0) return true;
3700
3701   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3702   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3703     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3704            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3705   
3706   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3707   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3708   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3709   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3710     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3711     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3712         8*(ByteValues.size()-1))
3713       return true;
3714     
3715     unsigned DestNo;
3716     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3717       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3718       DestNo = ByteValues.size()-1;
3719     } else {
3720       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3721       DestNo = 0;
3722     }
3723     
3724     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3725     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3726     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3727       return true;
3728     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3729     return false;
3730   }
3731   
3732   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3733   // don't have this.
3734   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3735   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3736   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3737       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3738     return true;
3739   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3740
3741   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3742   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3743       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3744     return true;
3745   
3746   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3747   unsigned DestByte;
3748   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3749     return true;
3750   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3751   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3752     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3753       break;
3754   // Unknown mask for bswap.
3755   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3756   
3757   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3758   unsigned SrcByte;
3759   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3760     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3761   else
3762     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3763   
3764   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3765   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3766     return true;
3767   
3768   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3769   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3770   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3771     return true;
3772   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3773   return false;
3774 }
3775
3776 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3777 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3778 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3779   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3780   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3781     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3782   
3783   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3784   /// defines each byte.
3785   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3786   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3787     
3788   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3789   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3790       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3791     return 0;
3792   
3793   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3794   Value *V = ByteValues[0];
3795   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3796   
3797   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3798   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3799     if (ByteValues[i] != V)
3800       return 0;
3801   const Type *Tys[] = { ITy };
3802   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3803   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3804   return new CallInst(F, V);
3805 }
3806
3807
3808 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3809   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3810   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3811
3812   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3813     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3814
3815   // or X, X = X
3816   if (Op0 == Op1)
3817     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3818
3819   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3820   // purpose is to compute bits we don't care about.
3821   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3822     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3823     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3824     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3825                              KnownZero, KnownOne))
3826       return &I;
3827   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3828     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3829   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3830     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3831       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3832   }
3833     
3834
3835   
3836   // or X, -1 == -1
3837   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3838     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3839     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3840     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3841       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3842       InsertNewInstBefore(Or, I);
3843       Or->takeName(Op0);
3844       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3845                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3846     }
3847
3848     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3849     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3850       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3851       InsertNewInstBefore(Or, I);
3852       Or->takeName(Op0);
3853       return BinaryOperator::createXor(Or,
3854                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3855     }
3856
3857     // Try to fold constant and into select arguments.
3858     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3859       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3860         return R;
3861     if (isa<PHINode>(Op0))
3862       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3863         return NV;
3864   }
3865
3866   Value *A = 0, *B = 0;
3867   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3868
3869   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3870     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3871       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3872   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3873     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3874       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3875
3876   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3877   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3878   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3879       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3880       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3881        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3882     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3883       return BSwap;
3884   }
3885   
3886   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3887   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3888       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3889     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3890     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3891     NOr->takeName(Op0);
3892     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3893   }
3894
3895   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3896   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3897       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3898     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3899     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3900     NOr->takeName(Op0);
3901     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3902   }
3903
3904   // (A & C)|(B & D)
3905   Value *C = 0, *D = 0;
3906   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3907       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3908     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3909     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3910     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3911     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3912       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3913       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3914       // replace with V+N.
3915       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3916         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3917             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3918           // Add commutes, try both ways.
3919           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3920             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3921           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3922             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3923         }
3924         // Or commutes, try both ways.
3925         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3926             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3927           // Add commutes, try both ways.
3928           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3929             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3930           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3931             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3932         }
3933       }
3934       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3935     }
3936     
3937     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3938     // terms for V1 & (V2|V3).
3939     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3940       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3941         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3942       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3943         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3944       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3945         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3946       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3947         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3948       
3949       if (V1) {
3950         Value *Or =
3951           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3952         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3953       }
3954     }
3955   }
3956   
3957   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3958   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3959     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3960       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3961           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3962           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3963         Instruction *NewOp =
3964         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3965                                                      SI1->getOperand(0),
3966                                                      SI0->getName()), I);
3967         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3968                                       SI1->getOperand(1));
3969       }
3970   }
3971
3972   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3973     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3974       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3975   } else {
3976     A = 0;
3977   }
3978   // Note, A is still live here!
3979   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3980     if (Op0 == B)
3981       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3982
3983     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3984     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3985       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3986                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3987       return BinaryOperator::createNot(And);
3988     }
3989   }
3990
3991   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3992   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3993     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3994       return R;
3995
3996     Value *LHSVal, *RHSVal;
3997     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3998     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3999     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4000       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4001         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4002             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4003             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4004             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4005             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4006             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4007             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4008             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4009           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4010           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4011           bool NeedsSwap;
4012           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4013             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4014           else
4015             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4016             
4017           if (NeedsSwap) {
4018             std::swap(LHS, RHS);
4019             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4020             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4021           }
4022
4023           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4024           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4025           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4026           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4027           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4028           // equal.
4029           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4030
4031           switch (LHSCC) {
4032           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4033           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4034             switch (RHSCC) {
4035             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4036             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4037               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4038                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4039                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4040                                                       LHSVal->getName()+".off");
4041                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4042                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4043                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4044               }
4045               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4046             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4047             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4048               break;
4049             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4050             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4051             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4052               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4053             }
4054             break;
4055           case ICmpInst::ICMP_NE:
4056             switch (RHSCC) {
4057             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4058             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4059             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4060             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4061               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4062             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4063             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4064             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4065               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4066             }
4067             break;
4068           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4069             switch (RHSCC) {
4070             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4071             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4072               break;
4073             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4074               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4075               // this can cause overflow.
4076               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4077                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4078               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4079                                      false, I);
4080             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4081               break;
4082             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4083             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4084               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4085             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4086               break;
4087             }
4088             break;
4089           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4090             switch (RHSCC) {
4091             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4092             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4093               break;
4094             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4095               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4096               // this can cause overflow.
4097               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4098                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4099               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4100                                      false, I);
4101             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4102               break;
4103             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4104             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4105               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4106             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4107               break;
4108             }
4109             break;
4110           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4111             switch (RHSCC) {
4112             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4113             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4114             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4115               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4116             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4117               break;
4118             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4119             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4120               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4121             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4122               break;
4123             }
4124             break;
4125           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4126             switch (RHSCC) {
4127             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4128             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4129             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4130               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4131             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4132               break;
4133             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4134             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4135               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4136             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4137               break;
4138             }
4139             break;
4140           }
4141         }
4142   }
4143     
4144   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4145   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4146     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4147       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4148         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4149         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4150             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4151             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4152                               I.getType(), TD) &&
4153             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4154                               I.getType(), TD)) {
4155           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4156                                                         Op1C->getOperand(0),
4157                                                         I.getName());
4158           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4159           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4160         }
4161       }
4162   }
4163   
4164     
4165   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4166   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4167     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4168       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4169           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4170         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4171           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4172             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4173             // true.
4174             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4175               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4176             
4177             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4178             // rest.
4179             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4180                                 RHS->getOperand(0));
4181           }
4182     }
4183   }
4184
4185   return Changed ? &I : 0;
4186 }
4187
4188 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4189 struct XorSelf {
4190   Value *RHS;
4191   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4192   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4193   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4194     return &Xor;
4195   }
4196 };
4197
4198
4199 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4200   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4201   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4202
4203   if (isa<UndefValue>(Op1))
4204     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4205
4206   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4207   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4208     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4209     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4210   }
4211   
4212   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4213   // purpose is to compute bits we don't care about.
4214   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4215     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4216     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4217     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4218                              KnownZero, KnownOne))
4219       return &I;
4220   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4221     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4222   }
4223
4224   // Is this a ~ operation?
4225   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4226     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4227     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4228     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4229       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4230           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4231         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4232         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4233           Instruction *NotY =
4234             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4235                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4236           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4237           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4238             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4239           else
4240             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4241         }
4242       }
4243     }
4244   }
4245   
4246   
4247   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4248     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4249     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4250       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4251         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4252                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4253
4254       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4255         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4256                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4257     }
4258
4259     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4260       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4261       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4262         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4263           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4264           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4265                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4266           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4267         }
4268           
4269       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4270         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4271           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4272           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4273             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4274             return BinaryOperator::createSub(
4275                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4276                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4277                                           Op0I->getOperand(0));
4278           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4279             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4280             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4281             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4282
4283           }
4284         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4285           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4286           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4287             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4288             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4289             // NewRHS.
4290             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4291             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4292                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4293             AddToWorkList(Op0I);
4294             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4295             I.setOperand(1, NewRHS);
4296             return &I;
4297           }
4298         }
4299     }
4300
4301     // Try to fold constant and into select arguments.
4302     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4303       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4304         return R;
4305     if (isa<PHINode>(Op0))
4306       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4307         return NV;
4308   }
4309
4310   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4311     if (X == Op1)
4312       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4313
4314   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4315     if (X == Op0)
4316       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4317
4318   
4319   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4320   if (Op1I) {
4321     Value *A, *B;
4322     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4323       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4324         Op1I->swapOperands();
4325         I.swapOperands();
4326         std::swap(Op0, Op1);
4327       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4328         I.swapOperands();     // Simplified below.
4329         std::swap(Op0, Op1);
4330       }
4331     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4332       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4333         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4334       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4335         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4336     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4337       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4338         Op1I->swapOperands();
4339         std::swap(A, B);
4340       }
4341       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4342         I.swapOperands();     // Simplified below.
4343         std::swap(Op0, Op1);
4344       }
4345     }
4346   }
4347   
4348   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4349   if (Op0I) {
4350     Value *A, *B;
4351     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4352       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4353         std::swap(A, B);
4354       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4355         Instruction *NotB =
4356           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4357         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4358       }
4359     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4360       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4361         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4362       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4363         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4364     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4365       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4366         std::swap(A, B);
4367       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4368           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4369         Instruction *N =
4370           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4371         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4372       }
4373     }
4374   }
4375   
4376   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4377   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4378       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4379       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4380       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4381     Instruction *NewOp =
4382       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4383                                                     Op1I->getOperand(0),
4384                                                     Op0I->getName()), I);
4385     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4386                                   Op1I->getOperand(1));
4387   }
4388     
4389   if (Op0I && Op1I) {
4390     Value *A, *B, *C, *D;
4391     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4392     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4393         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4394       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4395         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4396     }
4397     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4398     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4399         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4400       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4401         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4402     }
4403     
4404     // (A & B)^(C & D)
4405     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4406         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4407         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4408       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4409       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4410       if (A == C)
4411         X = A, Y = B, Z = D;
4412       else if (A == D)
4413         X = A, Y = B, Z = C;
4414       else if (B == C)
4415         X = B, Y = A, Z = D;
4416       else if (B == D)
4417         X = B, Y = A, Z = C;
4418       
4419       if (X) {
4420         Instruction *NewOp =
4421         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4422         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4423       }
4424     }
4425   }
4426     
4427   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4428   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4429     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4430       return R;
4431
4432   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4433   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4434     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4435       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4436         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4437         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4438             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4439             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4440                               I.getType(), TD) &&
4441             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4442                               I.getType(), TD)) {
4443           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4444                                                          Op1C->getOperand(0),
4445                                                          I.getName());
4446           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4447           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4448         }
4449       }
4450   }
4451   return Changed ? &I : 0;
4452 }
4453
4454 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4455 /// overflowed for this type.
4456 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4457                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4458   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4459
4460   if (IsSigned)
4461     if (In2->getValue().isNegative())
4462       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4463     else
4464       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4465   else
4466     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4467 }
4468
4469 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4470 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4471 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4472 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4473   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4474   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4475   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4476   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4477
4478   // Build a mask for high order bits.
4479   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4480   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4481
4482   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4483     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4484     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4485     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4486       if (OpC->isZero()) continue;
4487       
4488       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4489       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4490         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4491         
4492         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4493           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4494         else
4495           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4496                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4497                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4498                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4499         continue;
4500       }
4501       
4502       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4503       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4504       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4505       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4506         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4507       else {
4508         // Emit an add instruction.
4509         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4510            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4511                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4512       }
4513       continue;
4514     }
4515     // Convert to correct type.
4516     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4517       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4518         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4519       else
4520         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4521                                                  Op->getName()+".c"), I);
4522     }
4523     if (Size != 1) {
4524       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4525       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4526         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4527       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4528         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4529                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4530     }
4531
4532     // Emit an add instruction.
4533     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4534       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4535                                     cast<Constant>(Result));
4536     else
4537       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4538                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4539   }
4540   return Result;
4541 }
4542
4543 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4544 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4545 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4546                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4547                                        Instruction &I) {
4548   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4549
4550   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4551     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4552       RHS = CI->getOperand(0);
4553
4554   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4555   if (PtrBase == RHS) {
4556     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4557     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4558     // each index is zero or not.
4559     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4560       Instruction *InVal = 0;
4561       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4562       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4563         bool EmitIt = true;
4564         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4565           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4566             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4567           if (C->isNullValue())
4568             EmitIt = false;
4569           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4570             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4571           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4572             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4573                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4574                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4575         }
4576
4577         if (EmitIt) {
4578           Instruction *Comp =
4579             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4580                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4581           if (InVal == 0)
4582             InVal = Comp;
4583           else {
4584             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4585             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4586             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4587               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4588             else                              // True if all are equal
4589               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4590           }
4591         }
4592       }
4593
4594       if (InVal)
4595         return InVal;
4596       else
4597         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4598         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4599                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4600     }
4601
4602     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4603     // the result to fold to a constant!
4604     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4605       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4606       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4607       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4608                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4609     }
4610   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4611     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4612     // compare the base pointer.
4613     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4614       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4615       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4616                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4617       if (IndicesTheSame)
4618         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4619           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4620             IndicesTheSame = false;
4621             break;
4622           }
4623
4624       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4625       if (IndicesTheSame)
4626         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4627                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4628
4629       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4630       // different, bail out.
4631       return 0;
4632     }
4633
4634     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4635     bool AllZeros = true;
4636     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4637       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4638           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4639         AllZeros = false;
4640         break;
4641       }
4642     if (AllZeros)
4643       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4644                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4645
4646     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4647     AllZeros = true;
4648     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4649       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4650           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4651         AllZeros = false;
4652         break;
4653       }
4654     if (AllZeros)
4655       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4656
4657     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4658       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4659       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4660       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4661       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4662         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4663           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4664                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4665             // Irreconcilable differences.
4666             NumDifferences = 2;
4667             break;
4668           } else {
4669             if (NumDifferences++) break;
4670             DiffOperand = i;
4671           }
4672         }
4673
4674       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4675         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4676                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4677                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4678
4679       else if (NumDifferences == 1) {
4680         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4681         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4682         // Make sure we do a signed comparison here.
4683         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4684       }
4685     }
4686
4687     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4688     // the result to fold to a constant!
4689     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4690         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4691       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4692       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4693       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4694       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4695     }
4696   }
4697   return 0;
4698 }
4699
4700 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4701   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4702   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4703
4704   // Fold trivial predicates.
4705   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4706     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4707   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4708     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4709   
4710   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4711   if (Op0 == Op1) {
4712     switch (I.getPredicate()) {
4713     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4714     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4715     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4716     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4717       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4718     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4719     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4720     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4721       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4722       
4723     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4724     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4725     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4726     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4727       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4728       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4729       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4730       return &I;
4731       
4732     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4733     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4734     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4735     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4736       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4737       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4738       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4739       return &I;
4740     }
4741   }
4742     
4743   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4744     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4745
4746   // Handle fcmp with constant RHS
4747   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4748     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4749       switch (LHSI->getOpcode()) {
4750       case Instruction::PHI:
4751         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4752           return NV;
4753         break;
4754       case Instruction::Select:
4755         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4756         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4757         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4758         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4759         if (LHSI->hasOneUse()) {
4760           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4761             // Fold the known value into the constant operand.
4762             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4763             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4764             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4765                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4766                                                       I.getName()), I);
4767           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4768             // Fold the known value into the constant operand.
4769             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4770             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4771             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4772                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4773                                                       I.getName()), I);
4774           }
4775         }
4776
4777         if (Op1)
4778           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4779         break;
4780       }
4781   }
4782
4783   return Changed ? &I : 0;
4784 }
4785
4786 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4787   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4788   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4789   const Type *Ty = Op0->getType();
4790
4791   // icmp X, X
4792   if (Op0 == Op1)
4793     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4794                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4795
4796   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4797     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4798
4799   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4800   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4801   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4802        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4803       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4804        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4805     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4806                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4807
4808   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4809   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4810     switch (I.getPredicate()) {
4811     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4812     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4813       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4814       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4815       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4816     }
4817     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4818       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4819
4820     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4821     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4822       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4823       // FALL THROUGH
4824     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4825     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4826       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4827       InsertNewInstBefore(Not, I);
4828       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4829     }
4830     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4831     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4832       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4833       // FALL THROUGH
4834     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4835     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4836       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4837       InsertNewInstBefore(Not, I);
4838       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4839     }
4840     }
4841   }
4842
4843   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4844   // can be folded into the comparison.
4845   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4846     switch (I.getPredicate()) {
4847     default: break;
4848     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4849       if (CI->isMinValue(false))
4850         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4851       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4852         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4853       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4854         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4855       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4856       if (CI->isMinValue(true))
4857         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4858                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4859           
4860       break;
4861
4862     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4863       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4864         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4865       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4866         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4867       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4868         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4869       break;
4870
4871     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4872       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4873         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4874       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4875         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4876       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4877         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4878         
4879       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4880       if (CI->isMaxValue(true))
4881         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4882                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4883       break;
4884
4885     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4886       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4887         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4888       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4889         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4890       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4891         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4892       break;
4893
4894     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4895       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4896         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4897       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4898         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4899       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4900         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4901       break;
4902
4903     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4904       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4905         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4906       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4907         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4908       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4909         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4910       break;
4911
4912     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4913       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4914         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4915       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4916         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4917       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4918         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4919       break;
4920
4921     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4922       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4923         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4924       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4925         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4926       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4927         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4928       break;
4929     }
4930
4931     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4932     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4933     // already been handled above, this requires little checking.
4934     //
4935     switch (I.getPredicate()) {
4936     default: break;
4937     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4938       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4939     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4940       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4941     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4942       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4943     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4944       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4945     }
4946     
4947     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4948     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4949     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4950     
4951     bool UnusedBit;
4952     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4953     
4954     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4955     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4956     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4957                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4958                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4959                              KnownZero, KnownOne, 0))
4960       return &I;
4961         
4962     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4963     // in.
4964     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4965       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4966       // EQ and NE we use unsigned values.
4967       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4968       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4969       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4970         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4971                                                Max);
4972       } else {
4973         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4974                                                  Max);
4975       }
4976       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4977       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4978       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4979         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4980           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4981         break;
4982       case ICmpInst::ICMP_NE:
4983         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4984           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4985         break;
4986       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4987         if (Max.ult(RHSVal))
4988           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4989         if (Min.uge(RHSVal))
4990           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4991         break;
4992       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4993         if (Min.ugt(RHSVal))
4994           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4995         if (Max.ule(RHSVal))
4996           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4997         break;
4998       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4999         if (Max.slt(RHSVal))
5000           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5001         if (Min.sgt(RHSVal))
5002           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5003         break;
5004       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5005         if (Min.sgt(RHSVal))
5006           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5007         if (Max.sle(RHSVal))
5008           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5009         break;
5010       }
5011     }
5012           
5013     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5014     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5015     // instruction can be folded into the icmp 
5016     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5017       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5018         return Res;
5019   }
5020
5021   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5022   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5023     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5024       switch (LHSI->getOpcode()) {
5025       case Instruction::GetElementPtr:
5026         if (RHSC->isNullValue()) {
5027           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5028           bool isAllZeros = true;
5029           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5030             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5031                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5032               isAllZeros = false;
5033               break;
5034             }
5035           if (isAllZeros)
5036             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5037                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5038         }
5039         break;
5040
5041       case Instruction::PHI:
5042         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5043           return NV;
5044         break;
5045       case Instruction::Select: {
5046         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5047         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5048         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5049         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5050         if (LHSI->hasOneUse()) {
5051           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5052             // Fold the known value into the constant operand.
5053             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5054             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5055             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5056                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5057                                                    I.getName()), I);
5058           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5059             // Fold the known value into the constant operand.
5060             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5061             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5062             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5063                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5064                                                    I.getName()), I);
5065           }
5066         }
5067
5068         if (Op1)
5069           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5070         break;
5071       }
5072       case Instruction::Malloc:
5073         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5074         // can assume it is successful and remove the malloc.
5075         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5076           AddToWorkList(LHSI);
5077           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5078                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5079         }
5080         break;
5081       }
5082   }
5083
5084   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5085   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5086     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5087       return NI;
5088   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5089     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5090                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5091       return NI;
5092
5093   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5094   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5095   // now.
5096   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5097     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5098         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5099       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5100       // operand, where it can often be eliminated completely.
5101       Op0 = CI->getOperand(0);
5102
5103       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5104       // so eliminate it as well.
5105       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5106         Op1 = CI2->getOperand(0);
5107
5108       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5109       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5110         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5111           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5112         } else {
5113           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5114           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5115         }
5116       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5117     }
5118   }
5119   
5120   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5121     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5122     // This comes up when you have code like
5123     //   int X = A < B;
5124     //   if (X) ...
5125     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5126     // with a constant or another cast from the same type.
5127     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5128       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5129         return R;
5130   }
5131   
5132   if (I.isEquality()) {
5133     Value *A, *B, *C, *D;
5134     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5135       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5136         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5137         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5138                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5139       }
5140
5141       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5142         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5143         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5144           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5145             if (Op1->hasOneUse()) {
5146               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5147               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5148               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5149                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5150             }
5151         
5152         // A^B == A^D -> B == D
5153         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5154         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5155         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5156         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5157       }
5158     }
5159     
5160     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5161         (A == Op0 || B == Op0)) {
5162       // A == (A^B)  ->  B == 0
5163       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5164       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5165                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5166     }
5167     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5168       // (A-B) == A  ->  B == 0
5169       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5170                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5171     }
5172     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5173       // A == (A-B)  ->  B == 0
5174       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5175                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5176     }
5177     
5178     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5179     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5180         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5181         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5182       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5183       
5184       if (A == C) {
5185         X = B; Y = D; Z = A;
5186       } else if (A == D) {
5187         X = B; Y = C; Z = A;
5188       } else if (B == C) {
5189         X = A; Y = D; Z = B;
5190       } else if (B == D) {
5191         X = A; Y = C; Z = B;
5192       }
5193       
5194       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5195         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5196         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5197         I.setOperand(0, Op1);
5198         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5199         return &I;
5200       }
5201     }
5202   }
5203   return Changed ? &I : 0;
5204 }
5205
5206
5207 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5208 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5209 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5210                                           ConstantInt *DivRHS) {
5211   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5212   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5213   
5214   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5215   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5216   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5217   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5218   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5219   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5220   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5221   // if it finds it. 
5222   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5223   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5224     return 0;
5225   if (DivRHS->isZero())
5226     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5227
5228   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5229   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5230   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5231   // instead of computing a divide. 
5232   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5233
5234   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5235   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5236   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5237   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5238                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5239
5240   // Get the ICmp opcode
5241   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5242
5243   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5244   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5245   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5246   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5247   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5248   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5249   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5250   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5251   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5252   
5253   
5254   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5255     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5256     LoBound = Prod;
5257     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5258     if (!HiOverflow)
5259       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5260   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5261     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5262       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5263       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5264       HiBound = DivRHS;
5265     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5266       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5267       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5268       if (!HiOverflow)
5269         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5270     } else {                       // (X / pos) op neg
5271       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5272       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5273       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5274                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5275       HiBound = AddOne(Prod);
5276       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5277     }
5278   } else {                         // Divisor is < 0.
5279     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5280       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5281       LoBound = AddOne(DivRHS);
5282       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5283       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5284         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5285         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5286       }
5287     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5288       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5289       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5290       if (!LoOverflow)
5291         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5292       HiBound = AddOne(Prod);
5293     } else {                       // (X / neg) op neg
5294       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5295       LoBound = Prod;
5296       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5297       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5298     }
5299     
5300     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5301     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5302   }
5303
5304   Value *X = DivI->getOperand(0);
5305   switch (Pred) {
5306   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5307   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5308     if (LoOverflow && HiOverflow)
5309       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5310     else if (HiOverflow)
5311       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5312                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5313     else if (LoOverflow)
5314       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5315                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5316     else
5317       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5318   case ICmpInst::ICMP_NE:
5319     if (LoOverflow && HiOverflow)
5320       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5321     else if (HiOverflow)
5322       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5323                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5324     else if (LoOverflow)
5325       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5326                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5327     else
5328       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5329   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5330   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5331     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5332       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5333     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5334       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5335     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5336   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5337   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5338     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5339       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5340     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5341       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5342     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5343       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5344     else
5345       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5346   }
5347 }
5348
5349
5350 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5351 ///
5352 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5353                                                           Instruction *LHSI,
5354                                                           ConstantInt *RHS) {
5355   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5356   
5357   switch (LHSI->getOpcode()) {
5358   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5359     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5360       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5361       // fold the xor.
5362       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5363           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5364         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5365         
5366         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5367         // the operation, just stop using the Xor.
5368         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5369           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5370           AddToWorkList(LHSI);
5371           return &ICI;
5372         }
5373         
5374         // Was the old condition true if the operand is positive?
5375         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5376         
5377         // If so, the new one isn't.
5378         isTrueIfPositive ^= true;
5379         
5380         if (isTrueIfPositive)
5381           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5382         else
5383           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5384       }
5385     }
5386     break;
5387   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5388     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5389         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5390       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5391       
5392       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5393       // and/compare to be the input width without changing the value
5394       // produced, eliminating a cast.
5395       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5396         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5397         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5398         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5399         // bit would not work.
5400         if (Cast->hasOneUse() &&
5401             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5402              RHSV.isPositive())) {
5403           uint32_t BitWidth = 
5404             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5405           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5406           NewCST.zext(BitWidth);
5407           APInt NewCI = RHSV;
5408           NewCI.zext(BitWidth);
5409           Instruction *NewAnd = 
5410             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5411                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5412           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5413           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5414                               ConstantInt::get(NewCI));
5415         }
5416       }
5417       
5418       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5419       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5420       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5421       // access.
5422       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5423       if (Shift && !Shift->isShift())
5424         Shift = 0;
5425       
5426       ConstantInt *ShAmt;
5427       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5428       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5429       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5430       
5431       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5432       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5433       // rights, as they sign-extend.
5434       if (ShAmt) {
5435         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5436         if (!CanFold) {
5437           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5438           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5439           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5440           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5441           
5442           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5443           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5444                AndCST->getValue()) == 0)
5445             CanFold = true;
5446         }
5447         
5448         if (CanFold) {
5449           Constant *NewCst;
5450           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5451             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5452           else
5453             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5454           
5455           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5456           // compared.
5457           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5458             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5459             // As a special case, check to see if this means that the
5460             // result is always true or false now.
5461             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5462               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5463             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5464               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5465           } else {
5466             ICI.setOperand(1, NewCst);
5467             Constant *NewAndCST;
5468             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5469               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5470             else
5471               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5472             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5473             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5474             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5475             AddUsesToWorkList(ICI);
5476             return &ICI;
5477           }
5478         }
5479       }
5480       
5481       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5482       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5483       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5484       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5485           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5486           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5487         // Compute C << Y.
5488         Value *NS;
5489         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5490           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5491                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5492         } else {
5493           // Insert a logical shift.
5494           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5495                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5496         }
5497         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5498         
5499         // Compute X & (C << Y).
5500         Instruction *NewAnd = 
5501           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5502         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5503         
5504         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5505         return &ICI;
5506       }
5507     }
5508     break;
5509     
5510   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5511     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5512     if (!ShAmt) break;
5513     
5514     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5515     
5516     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5517     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5518     // simplified.
5519     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5520       break;
5521     
5522     if (ICI.isEquality()) {
5523       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5524       // comparison cannot succeed.
5525       Constant *Comp =
5526         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5527       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5528         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5529         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5530         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5531       }
5532       
5533       if (LHSI->hasOneUse()) {
5534         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5535         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5536         Constant *Mask =
5537           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5538         
5539         Instruction *AndI =
5540           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5541                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5542         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5543         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5544                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5545       }
5546     }
5547     
5548     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5549     bool TrueIfSigned = false;
5550     if (LHSI->hasOneUse() &&
5551         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5552       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5553       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5554                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5555       Instruction *AndI =
5556         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5557                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5558       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5559       
5560       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5561                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5562     }
5563     break;
5564   }
5565     
5566   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5567   case Instruction::AShr: {
5568     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5569     if (!ShAmt) break;
5570
5571     if (ICI.isEquality()) {
5572       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5573       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5574       // simplified.
5575       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5576       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5577         break;
5578       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5579       
5580       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5581       // comparison cannot succeed.
5582       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5583       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5584         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5585       else
5586         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5587       
5588       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5589         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5590         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5591         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5592       }
5593       
5594       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5595         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5596         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5597         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5598         
5599         Instruction *AndI =
5600           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5601                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5602         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5603         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5604                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5605       }
5606     }
5607     break;
5608   }
5609     
5610   case Instruction::SDiv:
5611   case Instruction::UDiv:
5612     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5613     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5614     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5615     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5616     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5617     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5618     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5619       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5620                                           DivRHS))
5621         return R;
5622     break;
5623   }
5624   
5625   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5626   if (ICI.isEquality()) {
5627     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5628     
5629     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5630     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5631     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5632       switch (BO->getOpcode()) {
5633       case Instruction::SRem:
5634         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5635         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5636           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5637           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5638             Instruction *NewRem =
5639               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5640                                          BO->getName());
5641             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5642             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5643                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5644           }
5645         }
5646         break;
5647       case Instruction::Add:
5648         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5649         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5650           if (BO->hasOneUse())
5651             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5652                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5653         } else if (RHSV == 0) {
5654           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5655           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5656           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5657           
5658           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5659             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5660           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5661             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5662           else if (BO->hasOneUse()) {
5663             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5664             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5665             Neg->takeName(BO);
5666             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5667           }
5668         }
5669         break;
5670       case Instruction::Xor:
5671         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5672         // the explicit xor.
5673         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5674           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5675                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5676         
5677         // FALLTHROUGH
5678       case Instruction::Sub:
5679         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5680         if (RHSV == 0)
5681           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5682                               BO->getOperand(1));
5683         break;
5684         
5685       case Instruction::Or:
5686         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5687         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5688         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5689           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5690           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5691             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5692                                                              isICMP_NE));
5693         }
5694         break;
5695         
5696       case Instruction::And:
5697         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5698           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5699           // comparison can never succeed!
5700           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5701             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5702                                                              isICMP_NE));
5703           
5704           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5705           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5706             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5707                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5708                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5709           
5710           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5711           if (isSignBit(BOC)) {
5712             Value *X = BO->getOperand(0);
5713             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5714             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5715               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5716             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5717           }
5718           
5719           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5720           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5721             Value *X = BO->getOperand(0);
5722             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5723             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5724               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5725             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5726           }
5727         }
5728       default: break;
5729       }
5730     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5731       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5732       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5733         AddToWorkList(II);
5734         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5735         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5736         return &ICI;
5737       }
5738     }
5739   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5740             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5741             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5742     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5743       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5744       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5745       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5746       if (SrcTy->isInteger() && 
5747           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5748         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5749         // smaller constant values.
5750         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5751           // X u< 128 => X s> -1
5752           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5753                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5754         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5755                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5756           // X u> 127 => X s< 0
5757           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5758                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5759         }
5760       }
5761     }
5762   }
5763   return 0;
5764 }
5765
5766 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5767 /// We only handle extending casts so far.
5768 ///
5769 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5770   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5771   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5772   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5773   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5774   Value *RHSCIOp;
5775
5776   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5777   // integer type is the same size as the pointer type.
5778   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5779       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5780          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5781     Value *RHSOp = 0;
5782     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5783       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5784     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5785       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5786       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5787       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5788         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5789                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5790     }
5791
5792     if (RHSOp)
5793       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5794   }
5795   
5796   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5797   // Enforce this.
5798   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5799       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5800     return 0;
5801
5802   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5803   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5804
5805   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5806     // Not an extension from the same type?
5807     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5808     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5809       return 0;
5810     
5811     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5812     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5813     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5814       return 0;
5815
5816     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5817     // then we can't handle this.
5818     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5819       return 0;
5820     
5821     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5822     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5823   }
5824
5825   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5826   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5827   if (!CI)
5828     return 0;
5829
5830   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5831   // reextended to DestTy.
5832   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5833   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5834
5835   // If the re-extended constant didn't change...
5836   if (Res2 == CI) {
5837     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5838     // For example, we might have:
5839     //    %A = sext short %X to uint
5840     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5841     // It is incorrect to transform this into 
5842     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5843     // because %A may have negative value. 
5844     //
5845     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5846     // OR operation is EQ/NE.
5847     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5848       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5849     else
5850       return 0;
5851   }
5852
5853   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5854   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5855
5856   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5857   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5858   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5859     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5860   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5861     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5862
5863   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5864   // should have been folded away previously and not enter in here.
5865   Value *Result;
5866   if (isSignedCmp) {
5867     // We're performing a signed comparison.
5868     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5869       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5870     else
5871       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5872   } else {
5873     // We're performing an unsigned comparison.
5874     if (isSignedExt) {
5875       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5876       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5877       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5878       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5879                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5880     } else {
5881       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5882       Result = ConstantInt::getTrue();
5883     }
5884   }
5885
5886   // Finally, return the value computed.
5887   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5888       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5889     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5890   } else {
5891     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5892             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5893            "ICmp should be folded!");
5894     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5895       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5896     else
5897       return BinaryOperator::createNot(Result);
5898   }
5899 }
5900
5901 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5902   return commonShiftTransforms(I);
5903 }
5904
5905 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5906   return commonShiftTransforms(I);
5907 }
5908
5909 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5910   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
5911     return R;
5912   
5913   Value *Op0 = I.getOperand(0);
5914   
5915   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5916   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5917     if (CSI->isAllOnesValue())
5918       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5919   
5920   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5921   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5922                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
5923     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
5924   
5925   return 0;
5926 }
5927
5928 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5929   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5930   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5931
5932   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5933   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5934   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5935       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5936     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5937   
5938   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5939     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5940       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5941     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5942       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5943   }
5944   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5945     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5946       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5947     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5948       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5949   }
5950
5951   // Try to fold constant and into select arguments.
5952   if (isa<Constant>(Op0))
5953     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5954       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5955         return R;
5956
5957   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5958     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5959       return Res;
5960   return 0;
5961 }
5962
5963 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5964                                                BinaryOperator &I) {
5965   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5966
5967   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5968   // purpose is to compute bits we don't care about.
5969   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5970   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5971   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5972                            KnownZero, KnownOne))
5973     return &I;
5974   
5975   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5976   // of a signed value.
5977   //
5978   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5979     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5980       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5981     else {
5982       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5983       return &I;
5984     }
5985   }
5986   
5987   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5988   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5989     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5990       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5991         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5992                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5993   
5994   // Try to fold constant and into select arguments.
5995   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5996     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5997       return R;
5998   if (isa<PHINode>(Op0))
5999     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6000       return NV;
6001   
6002   if (Op0->hasOneUse()) {
6003     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6004       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6005       Value *V1, *V2;
6006       ConstantInt *CC;
6007       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6008         default: break;
6009         case Instruction::Add:
6010         case Instruction::And:
6011         case Instruction::Or:
6012         case Instruction::Xor: {
6013           // These operators commute.
6014           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6015           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6016               match(Op0BO->getOperand(1),
6017                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6018             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6019                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6020                                             Op0BO->getName());
6021             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6022             Instruction *X = 
6023               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6024                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6025             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6026             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6027             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6028                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6029           }
6030           
6031           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6032           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6033           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6034               match(Op0BOOp1, 
6035                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6036               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6037               V2 == Op1) {
6038             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6039                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6040                                                      Op0BO->getName());
6041             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6042             Instruction *XM =
6043               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6044                                         V1->getName()+".mask");
6045             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6046             
6047             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6048           }
6049         }
6050           
6051         // FALL THROUGH.
6052         case Instruction::Sub: {
6053           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6054           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6055               match(Op0BO->getOperand(0),
6056                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6057             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6058                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6059                                                      Op0BO->getName());
6060             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6061             Instruction *X =
6062               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6063                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6064             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6065             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6066             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6067                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6068           }
6069           
6070           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6071           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6072               match(Op0BO->getOperand(0),
6073                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6074                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6075               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6076                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6077             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6078                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6079                                                      Op0BO->getName());
6080             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6081             Instruction *XM =
6082               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6083                                         V1->getName()+".mask");
6084             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6085             
6086             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6087           }
6088           
6089           break;
6090         }
6091       }
6092       
6093       
6094       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6095       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6096       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6097         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6098         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6099         
6100         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6101           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6102           case Instruction::Add:
6103             isValid = isLeftShift;
6104             break;
6105           case Instruction::Or:
6106           case Instruction::Xor:
6107             highBitSet = false;
6108             break;
6109           case Instruction::And:
6110             highBitSet = true;
6111             break;
6112         }
6113         
6114         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6115         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6116         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6117         // the constant which would cause it to be modified for this
6118         // operation.
6119         //
6120         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6121           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6122         
6123         if (isValid) {
6124           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6125           
6126           Instruction *NewShift =
6127             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6128           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6129           NewShift->takeName(Op0BO);
6130           
6131           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6132                                         NewRHS);
6133         }
6134       }
6135     }
6136   }
6137   
6138   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6139   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6140   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6141     ShiftOp = 0;
6142   
6143   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6144     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6145     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6146     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6147     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6148     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6149     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6150     
6151     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6152     if (AmtSum > TypeBits)
6153       AmtSum = TypeBits;
6154     
6155     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6156     
6157     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6158     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6159       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6160                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6161     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6162                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6163       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6164       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6165     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6166                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6167       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6168       Instruction *Shift =
6169         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6170       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6171
6172       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6173       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6174     }
6175     
6176     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6177     // right.  See if the amounts are equal.
6178     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6179       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6180       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6181         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6182         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6183       }
6184       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6185       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6186         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6187         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6188       }
6189       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6190       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6191       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6192       // generators.
6193       const Type *SExtType = 0;
6194       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6195       case 1  :
6196       case 8  :
6197       case 16 :
6198       case 32 :
6199       case 64 :
6200       case 128:
6201         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6202         break;
6203       default: break;
6204       }
6205       if (SExtType) {
6206         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6207         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6208         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6209       }
6210       // Otherwise, we can't handle it yet.
6211     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6212       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6213       
6214       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6215       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6216         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6217                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6218         Instruction *Shift =
6219           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6220         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6221         
6222         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6223         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6224       }
6225       
6226       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6227       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6228         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6229         Instruction *Shift =
6230           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6231         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6232         
6233         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6234         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6235       }
6236       
6237       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6238     } else {
6239       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6240       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6241
6242       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6243       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6244         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6245                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6246         Instruction *Shift =
6247           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6248                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6249         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6250         
6251         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6252         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6253       }
6254       
6255       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6256       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6257         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6258         Instruction *Shift =
6259           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6260         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6261         
6262         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6263         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6264       }
6265       
6266       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6267     }
6268   }
6269   return 0;
6270 }
6271
6272
6273 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6274 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6275 /// X*Scale+Offset.
6276 ///
6277 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6278                                         int &Offset) {
6279   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6280   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6281     Offset = CI->getZExtValue();
6282     Scale  = 0;
6283     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6284   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6285     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6286       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6287         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6288         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6289         Offset = 0;
6290         return I->getOperand(0);
6291       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6292         // This value is scaled by 'RHS'.
6293         Scale = RHS->getZExtValue();
6294         Offset = 0;
6295         return I->getOperand(0);
6296       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6297         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6298         // where C1 is divisible by C2.
6299         unsigned SubScale;
6300         Value *SubVal = 
6301           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6302         Offset += RHS->getZExtValue();
6303         Scale = SubScale;
6304         return SubVal;
6305       }
6306     }
6307   }
6308
6309   // Otherwise, we can't look past this.
6310   Scale = 1;
6311   Offset = 0;
6312   return Val;
6313 }
6314
6315
6316 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6317 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6318 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6319                                                    AllocationInst &AI) {
6320   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6321   
6322   // Remove any uses of AI that are dead.
6323   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6324   
6325   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6326     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6327     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6328       while (UI != E && *UI == User)
6329         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6330       
6331       ++NumDeadInst;
6332       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6333       EraseInstFromFunction(*User);
6334     }
6335   }
6336   
6337   // Get the type really allocated and the type casted to.
6338   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6339   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6340   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6341
6342   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6343   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6344   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6345
6346   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6347   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6348   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6349   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6350
6351   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6352   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6353   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6354
6355   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6356   // size argument.
6357   unsigned ArraySizeScale;
6358   int ArrayOffset;
6359   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6360     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6361  
6362   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6363   // do the xform.
6364   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6365       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6366
6367   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6368   Value *Amt = 0;
6369   if (Scale == 1) {
6370     Amt = NumElements;
6371   } else {
6372     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6373     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6374     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6375       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6376     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6377     else if (Scale != 1) {
6378       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6379       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6380     }
6381   }
6382   
6383   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6384     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6385     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6386     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6387   }
6388   
6389   AllocationInst *New;
6390   if (isa<MallocInst>(AI))
6391     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6392   else
6393     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6394   InsertNewInstBefore(New, AI);
6395   New->takeName(&AI);
6396   
6397   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6398   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6399   // die soon.
6400   if (!AI.hasOneUse()) {
6401     AddUsesToWorkList(AI);
6402     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6403     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6404     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6405     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6406     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6407   }
6408   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6409 }
6410
6411 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6412 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6413 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6414 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6415 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6416 ///
6417 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6418 /// extension operation if Ty is larger.
6419 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6420                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6421   // We can always evaluate constants in another type.
6422   if (isa<ConstantInt>(V))
6423     return true;
6424   
6425   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6426   if (!I) return false;
6427   
6428   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6429   
6430   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6431   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6432     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6433     // it, and this will remove a cast overall.
6434     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6435       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6436       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6437       // casts first.
6438       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6439         ++NumCastsRemoved;
6440       return true;
6441     }
6442   }
6443
6444   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6445   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6446   if (!I->hasOneUse()) return false;
6447
6448   switch (I->getOpcode()) {
6449   case Instruction::Add:
6450   case Instruction::Sub:
6451   case Instruction::And:
6452   case Instruction::Or:
6453   case Instruction::Xor:
6454     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6455     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6456                                       NumCastsRemoved) &&
6457            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6458                                       NumCastsRemoved);
6459
6460   case Instruction::Shl:
6461     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6462     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6463     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6464       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6465       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6466           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6467         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6468                                           NumCastsRemoved);
6469     }
6470     break;
6471   case Instruction::LShr:
6472     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6473     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6474     // already zeros.
6475     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6476       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6477       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6478       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6479           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6480             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6481           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6482         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6483                                           NumCastsRemoved);
6484       }
6485     }
6486     break;
6487   case Instruction::ZExt:
6488   case Instruction::SExt:
6489   case Instruction::Trunc:
6490     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6491     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6492     // of casts in the input.
6493     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6494       return true;
6495     
6496     break;
6497   default:
6498     // TODO: Can handle more cases here.
6499     break;
6500   }
6501   
6502   return false;
6503 }
6504
6505 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6506 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6507 /// evaluate the expression.
6508 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6509                                              bool isSigned) {
6510   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6511     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6512
6513   // Otherwise, it must be an instruction.
6514   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6515   Instruction *Res = 0;
6516   switch (I->getOpcode()) {
6517   case Instruction::Add:
6518   case Instruction::Sub:
6519   case Instruction::And:
6520   case Instruction::Or:
6521   case Instruction::Xor:
6522   case Instruction::AShr:
6523   case Instruction::LShr:
6524   case Instruction::Shl: {
6525     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6526     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6527     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6528                                  LHS, RHS, I->getName());
6529     break;
6530   }    
6531   case Instruction::Trunc:
6532   case Instruction::ZExt:
6533   case Instruction::SExt:
6534     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6535     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6536     // new.
6537     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6538       return I->getOperand(0);
6539     
6540     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6541     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6542                            Ty, I->getName());
6543     break;
6544   default: 
6545     // TODO: Can handle more cases here.
6546     assert(0 && "Unreachable!");
6547     break;
6548   }
6549   
6550   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6551 }
6552
6553 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6554 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6555   Value *Src = CI.getOperand(0);
6556
6557   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6558   // eliminate it now.
6559   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6560     if (Instruction::CastOps opc = 
6561         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6562       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6563       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6564       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6565     }
6566   }
6567
6568   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6569   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6570     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6571       return NV;
6572
6573   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6574   if (isa<PHINode>(Src))
6575     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6576       return NV;
6577   
6578   return 0;
6579 }
6580
6581 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6582 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6583   Value *Src = CI.getOperand(0);
6584   
6585   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6586     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6587     // this into a cast of the original pointer!
6588     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6589       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6590       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6591       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6592       AddToWorkList(GEP);
6593       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6594       return &CI;
6595     }
6596     
6597     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6598     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6599     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6600     // non-type-safe code.
6601     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6602       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6603         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6604         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6605         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6606         
6607         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6608         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6609         const Type *GEPIdxTy =
6610           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6611         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6612           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6613           
6614           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6615           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6616           // is something like [0 x {int, int}]
6617           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6618           int64_t FirstIdx = 0;
6619           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6620             FirstIdx = Offset/TySize;
6621             Offset %= TySize;
6622           
6623             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6624             if (Offset < 0) {
6625               --FirstIdx;
6626               Offset += TySize;
6627               assert(Offset >= 0);
6628             }
6629             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6630           }
6631           
6632           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6633
6634           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6635           while (Offset) {
6636             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6637               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6638               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6639                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6640                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6641               
6642                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6643                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6644               } else {
6645                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6646                 Offset = 0;
6647                 OrigBase = 0;
6648               }
6649             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6650               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6651               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6652                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6653                 Offset %= EltSize;
6654               } else {
6655                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6656               }
6657               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6658             } else {
6659               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6660               Offset = 0;
6661               OrigBase = 0;
6662             }
6663           }
6664           if (OrigBase) {
6665             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6666             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6667             // two.
6668             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6669                                                       NewIndices.begin(),
6670                                                       NewIndices.end(), "");
6671             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6672             NGEP->takeName(GEP);
6673             
6674             if (isa<BitCastInst>(CI))
6675               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6676             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6677             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6678           }
6679         }
6680       }      
6681     }
6682   }
6683     
6684   return commonCastTransforms(CI);
6685 }
6686
6687
6688
6689 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6690 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6691 /// cases.
6692 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6693 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6694   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6695     return Result;
6696
6697   Value *Src = CI.getOperand(0);
6698   const Type *SrcTy = Src->getType();
6699   const Type *DestTy = CI.getType();
6700   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6701   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6702
6703   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6704   // purpose is to compute bits we don't care about.
6705   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6706   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6707                            KnownZero, KnownOne))
6708     return &CI;
6709
6710   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6711   // can't do anything more. 
6712   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6713   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6714     return 0;
6715
6716   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6717   int NumCastsRemoved = 0;
6718   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6719       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6720                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6721     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6722     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6723     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6724     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6725     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6726     // require that two casts have been eliminated.
6727     bool DoXForm;
6728     switch (CI.getOpcode()) {
6729     default:
6730       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6731       // get here because of the check above.
6732       assert(0 && "Unknown cast type");
6733     case Instruction::Trunc:
6734       DoXForm = true;
6735       break;
6736     case Instruction::ZExt:
6737       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6738       break;
6739     case Instruction::SExt:
6740       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6741       break;
6742     }
6743     
6744     if (DoXForm) {
6745       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6746                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6747       assert(Res->getType() == DestTy);
6748       switch (CI.getOpcode()) {
6749       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6750       case Instruction::Trunc:
6751       case Instruction::BitCast:
6752         // Just replace this cast with the result.
6753         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6754       case Instruction::ZExt: {
6755         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6756         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6757         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6758                                                             SrcBitSize));
6759         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6760       }
6761       case Instruction::SExt:
6762         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6763         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6764             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6765                              CI), DestTy);
6766       }
6767     }
6768   }
6769   
6770   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6771   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6772
6773   switch (SrcI->getOpcode()) {
6774   case Instruction::Add:
6775   case Instruction::Mul:
6776   case Instruction::And:
6777   case Instruction::Or:
6778   case Instruction::Xor:
6779     // If we are discarding information, rewrite.
6780     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6781       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6782       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6783       // only be converting signedness, which is a noop.
6784       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6785           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6786           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6787         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6788         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6789         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6790         return BinaryOperator::create(
6791             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6792       }
6793     }
6794
6795     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6796     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6797         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6798         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6799         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6800       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6801       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6802     }
6803     break;
6804   case Instruction::SDiv:
6805   case Instruction::UDiv:
6806   case Instruction::SRem:
6807   case Instruction::URem:
6808     // If we are just changing the sign, rewrite.
6809     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6810       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6811       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6812       // only be converting signedness, which is a noop.
6813       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6814           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6815         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6816                                               Op0, DestTy, SrcI);
6817         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6818                                               Op1, DestTy, SrcI);
6819         return BinaryOperator::create(
6820           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6821       }
6822     }
6823     break;
6824
6825   case Instruction::Shl:
6826     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6827     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6828     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6829     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6830     // in the value.
6831     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6832         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6833       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6834           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6835       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6836       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6837       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6838     }
6839     break;
6840   case Instruction::AShr:
6841     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6842     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6843     // simplifications.
6844     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6845         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6846       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6847       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6848         // Insert the new logical shift right.
6849         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6850       }
6851     }
6852     break;
6853   }
6854   return 0;
6855 }
6856
6857 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6858   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6859     return Result;
6860   
6861   Value *Src = CI.getOperand(0);
6862   const Type *Ty = CI.getType();
6863   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6864   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6865   
6866   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6867     switch (SrcI->getOpcode()) {
6868     default: break;
6869     case Instruction::LShr:
6870       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6871       // are already zeros.
6872       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6873         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6874         
6875         // Get a mask for the bits shifting in.
6876         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6877         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6878         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6879           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6880             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6881
6882           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6883           // shift.
6884           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6885           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6886                                        Ty, CI);
6887           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6888         }
6889       } else {     // This is a variable shr.
6890         
6891         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6892         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6893         // loop-invariant and CSE'd.
6894         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6895           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6896
6897           Value *V = InsertNewInstBefore(
6898               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6899                                      "tmp"), CI);
6900           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6901                                                             SrcI->getOperand(0),
6902                                                             "tmp"), CI);
6903           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6904           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6905         }
6906       }
6907       break;
6908     }
6909   }
6910   
6911   return 0;
6912 }
6913
6914 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6915   // If one of the common conversion will work ..
6916   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6917     return Result;
6918
6919   Value *Src = CI.getOperand(0);
6920
6921   // If this is a cast of a cast
6922   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6923     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6924     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6925     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6926     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6927       // Get the sizes of the types involved
6928       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6929       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6930       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6931       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6932       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6933       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6934         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6935         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6936         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6937         Instruction *And = 
6938           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6939         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6940         if (And->getType() != CI.getType()) {
6941           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6942           InsertNewInstBefore(And, CI);
6943           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6944         }
6945         return And;
6946       }
6947     }
6948   }
6949
6950   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6951     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6952     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6953     // cast to integer to avoid the comparison.
6954     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6955       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6956       
6957       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6958       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6959       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6960           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6961         Value *In = ICI->getOperand(0);
6962         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6963                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6964         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6965                                                         In->getName()+".lobit"),
6966                                  CI);
6967         if (In->getType() != CI.getType())
6968           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6969                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6970
6971         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6972           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6973           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6974                                                           In->getName()+".not"),
6975                                    CI);
6976         }
6977
6978         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6979       }
6980       
6981       
6982       
6983       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6984       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6985       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6986       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6987       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6988       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6989       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6990       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6991       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6992           // This only works for EQ and NE
6993           ICI->isEquality()) {
6994         // If Op1C some other power of two, convert:
6995         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6996         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6997         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6998         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6999         
7000         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7001         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7002           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7003           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7004             // (X&4) == 2 --> false
7005             // (X&4) != 2 --> true
7006             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7007             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7008             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7009           }
7010           
7011           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7012           Value *In = ICI->getOperand(0);
7013           if (ShiftAmt) {
7014             // Perform a logical shr by shiftamt.
7015             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7016             In = InsertNewInstBefore(
7017                    BinaryOperator::createLShr(In,
7018                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7019                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7020           }
7021           
7022           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7023             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7024             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7025             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7026           }
7027           
7028           if (CI.getType() == In->getType())
7029             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7030           else
7031             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7032         }
7033       }
7034     }
7035   }    
7036   return 0;
7037 }
7038
7039 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7040   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7041     return I;
7042   
7043   Value *Src = CI.getOperand(0);
7044   
7045   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7046   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7047   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7048     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7049     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7050     // cast to integer to avoid the comparison.
7051     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7052       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7053       
7054       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7055       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7056       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7057           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7058         Value *In = ICI->getOperand(0);
7059         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7060                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7061         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7062                                                         In->getName()+".lobit"),
7063                                  CI);
7064         if (In->getType() != CI.getType())
7065           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7066                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7067         
7068         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7069           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7070                                      In->getName()+".not"), CI);
7071         
7072         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7073       }
7074     }
7075   }
7076       
7077   return 0;
7078 }
7079
7080 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7081   return commonCastTransforms(CI);
7082 }
7083
7084 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7085   return commonCastTransforms(CI);
7086 }
7087
7088 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7089   return commonCastTransforms(CI);
7090 }
7091
7092 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7093   return commonCastTransforms(CI);
7094 }
7095
7096 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7097   return commonCastTransforms(CI);
7098 }
7099
7100 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7101   return commonCastTransforms(CI);
7102 }
7103
7104 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7105   return commonPointerCastTransforms(CI);
7106 }
7107
7108 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7109   return commonCastTransforms(CI);
7110 }
7111
7112 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7113   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7114   // otherwise just apply the common ones.
7115   Value *Src = CI.getOperand(0);
7116   const Type *SrcTy = Src->getType();
7117   const Type *DestTy = CI.getType();
7118
7119   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7120     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7121       return Result;
7122   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7123     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7124       return I;
7125   } else {
7126     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7127       return Result;
7128   }
7129
7130
7131   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7132   // be replaced by the operand.
7133   if (DestTy == Src->getType())
7134     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7135
7136   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7137     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7138     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7139     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7140     
7141     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7142     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7143     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7144       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7145         return V;
7146     
7147     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7148     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7149     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7150     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7151     unsigned NumZeros = 0;
7152     while (SrcElTy != DstElTy && 
7153            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7154            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7155       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7156       ++NumZeros;
7157     }
7158
7159     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7160     if (SrcElTy == DstElTy) {
7161       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7162       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7163                                    ((Instruction*) NULL));
7164     }
7165   }
7166
7167   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7168     if (SVI->hasOneUse()) {
7169       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7170       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7171       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7172           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7173                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7174         CastInst *Tmp;
7175         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7176         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7177         // us to eliminate at least one cast.
7178         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7179              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7180             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7181              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7182           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7183                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7184           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7185                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7186           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7187           // know the vector types match #elts.
7188           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7189         }
7190       }
7191     }
7192   }
7193   return 0;
7194 }
7195
7196 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7197 ///   %C = or %A, %B
7198 ///   %D = select %cond, %C, %A
7199 /// into:
7200 ///   %C = select %cond, %B, 0
7201 ///   %D = or %A, %C
7202 ///
7203 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7204 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7205 /// equal the other incoming value of the select.
7206 ///
7207 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7208   switch (I->getOpcode()) {
7209   case Instruction::Add:
7210   case Instruction::Mul:
7211   case Instruction::And:
7212   case Instruction::Or:
7213   case Instruction::Xor:
7214     return 3;              // Can fold through either operand.
7215   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7216   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7217   case Instruction::LShr:
7218   case Instruction::AShr:
7219     return 1;
7220   default:
7221     return 0;              // Cannot fold
7222   }
7223 }
7224
7225 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7226 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7227 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7228   switch (I->getOpcode()) {
7229   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7230   case Instruction::Add:
7231   case Instruction::Sub:
7232   case Instruction::Or:
7233   case Instruction::Xor:
7234   case Instruction::Shl:
7235   case Instruction::LShr:
7236   case Instruction::AShr:
7237     return Constant::getNullValue(I->getType());
7238   case Instruction::And:
7239     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7240   case Instruction::Mul:
7241     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7242   }
7243 }
7244
7245 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7246 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7247 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7248                                           Instruction *FI) {
7249   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7250     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7251     // merge.
7252     if (TI->isCast()) {
7253       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7254         return 0;
7255     } else {
7256       return 0;  // unknown unary op.
7257     }
7258
7259     // Fold this by inserting a select from the input values.
7260     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7261                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7262     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7263     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7264                             TI->getType());
7265   }
7266
7267   // Only handle binary operators here.
7268   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7269     return 0;
7270
7271   // Figure out if the operations have any operands in common.
7272   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7273   bool MatchIsOpZero;
7274   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7275     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7276     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7277     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7278     MatchIsOpZero = true;
7279   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7280     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7281     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7282     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7283     MatchIsOpZero = false;
7284   } else if (!TI->isCommutative()) {
7285     return 0;
7286   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7287     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7288     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7289     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7290     MatchIsOpZero = true;
7291   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7292     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7293     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7294     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7295     MatchIsOpZero = true;
7296   } else {
7297     return 0;
7298   }
7299
7300   // If we reach here, they do have operations in common.
7301   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7302                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7303   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7304
7305   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7306     if (MatchIsOpZero)
7307       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7308     else
7309       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7310   }
7311   assert(0 && "Shouldn't get here");
7312   return 0;
7313 }
7314
7315 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7316   Value *CondVal = SI.getCondition();
7317   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7318   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7319
7320   // select true, X, Y  -> X
7321   // select false, X, Y -> Y
7322   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7323     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7324
7325   // select C, X, X -> X
7326   if (TrueVal == FalseVal)
7327     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7328
7329   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7330     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7331   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7332     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7333   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7334     if (isa<Constant>(TrueVal))
7335       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7336     else
7337       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7338   }
7339
7340   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7341     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7342       if (C->getZExtValue()) {
7343         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7344         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7345       } else {
7346         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7347         Value *NotCond =
7348           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7349                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7350         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7351       }
7352     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7353       if (C->getZExtValue() == false) {
7354         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7355         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7356       } else {
7357         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7358         Value *NotCond =
7359           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7360                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7361         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7362       }
7363     }
7364     
7365     // select a, b, a  -> a&b
7366     // select a, a, b  -> a|b
7367     if (CondVal == TrueVal)
7368       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7369     else if (CondVal == FalseVal)
7370       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7371   }
7372
7373   // Selecting between two integer constants?
7374   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7375     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7376       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7377       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7378         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7379       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7380         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7381         Value *NotCond =
7382           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7383                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7384         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7385       }
7386       
7387       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7388
7389       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7390
7391         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7392         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7393           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7394             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7395               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7396               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7397               Value *X = IC->getOperand(0);
7398               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7399               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7400               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7401                                                         ShAmt, "ones");
7402               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7403               
7404               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7405               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7406               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7407               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7408               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7409               if (SRASize < SISize)
7410                 opc = Instruction::SExt;
7411               else if (SRASize > SISize)
7412                 opc = Instruction::Trunc;
7413               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7414             }
7415           }
7416
7417
7418         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7419         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7420         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7421         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7422         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7423           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7424               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7425             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7426               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7427                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7428                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7429                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7430                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7431                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7432                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7433                 // true or false val is the zero.
7434                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7435                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7436                 Value *V = ICA;
7437                 if (ShouldNotVal)
7438                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7439                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7440                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7441               }
7442       }
7443     }
7444
7445   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7446   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7447     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7448       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7449       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7450         // This is not safe in general for floating point:  
7451         // consider X== -0, Y== +0.
7452         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7453         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7454         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7455               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7456             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7457              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7458         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7459       }
7460       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7461       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7462         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7463       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7464
7465     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7466       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7467       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7468         // This is not safe in general for floating point:  
7469         // consider X== -0, Y== +0.
7470         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7471         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7472         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7473               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7474             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7475              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7476           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7477       }
7478       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7479       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7480         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7481       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7482     }
7483   }
7484
7485   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7486   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7487     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7488       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7489       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7490         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7491       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7492       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7493         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7494       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7495
7496     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7497       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7498       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7499         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7500       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7501       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7502         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7503       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7504     }
7505   }
7506
7507   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7508     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7509       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7510         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7511
7512         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7513         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7514           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7515             return IV;
7516
7517         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7518         // even legal for FP.
7519         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7520             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7521           AddOp = FI; SubOp = TI;
7522         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7523                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7524           AddOp = TI; SubOp = FI;
7525         }
7526
7527         if (AddOp) {
7528           Value *OtherAddOp = 0;
7529           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7530             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7531           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7532             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7533           }
7534
7535           if (OtherAddOp) {
7536             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7537             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7538             Value *NegVal;  // Compute -Z
7539             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7540               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7541             } else {
7542               NegVal = InsertNewInstBefore(
7543                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7544             }
7545
7546             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7547             Value *NewFalseOp = NegVal;
7548             if (AddOp != TI)
7549               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7550             Instruction *NewSel =
7551               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7552
7553             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7554             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7555           }
7556         }
7557       }
7558
7559   // See if we can fold the select into one of our operands.
7560   if (SI.getType()->isInteger()) {
7561     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7562     // transformation we are doing here.
7563     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7564       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7565           !isa<Constant>(FalseVal))
7566         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7567           unsigned OpToFold = 0;
7568           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7569             OpToFold = 1;
7570           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7571             OpToFold = 2;
7572           }
7573
7574           if (OpToFold) {
7575             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7576             Instruction *NewSel =
7577               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7578             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7579             NewSel->takeName(TVI);
7580             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7581               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7582             else {
7583               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7584             }
7585           }
7586         }
7587
7588     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7589       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7590           !isa<Constant>(TrueVal))
7591         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7592           unsigned OpToFold = 0;
7593           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7594             OpToFold = 1;
7595           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7596             OpToFold = 2;
7597           }
7598
7599           if (OpToFold) {
7600             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7601             Instruction *NewSel =
7602               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7603             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7604             NewSel->takeName(FVI);
7605             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7606               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7607             else
7608               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7609           }
7610         }
7611   }
7612
7613   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7614     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7615     SI.setOperand(1, FalseVal);
7616     SI.setOperand(2, TrueVal);
7617     return &SI;
7618   }
7619
7620   return 0;
7621 }
7622
7623 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7624 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7625 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7626 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7627 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7628                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7629   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7630     unsigned Align = GV->getAlignment();
7631     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7632       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7633
7634     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7635     // of the global.
7636     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7637       GV->setAlignment(PrefAlign);
7638       Align = PrefAlign;
7639     }
7640     return Align;
7641   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7642     unsigned Align = AI->getAlignment();
7643     if (Align == 0 && TD) {
7644       if (isa<AllocaInst>(AI))
7645         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7646       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7647         // Malloc returns maximally aligned memory.
7648         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7649         Align =
7650           std::max(Align,
7651                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7652         Align =
7653           std::max(Align,
7654                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7655       }
7656     }
7657     
7658     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7659     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7660     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7661       AI->setAlignment(PrefAlign);
7662       Align = PrefAlign;
7663     }
7664     return Align;
7665   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7666              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7667               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7668     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7669                                       TD, PrefAlign);
7670   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7671     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7672     bool AllZeroOperands = true;
7673     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7674       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7675           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7676         AllZeroOperands = false;
7677         break;
7678       }
7679
7680     if (AllZeroOperands) {
7681       // Treat this like a bitcast.
7682       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7683     }
7684
7685     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7686     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7687
7688     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7689     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7690     // least as much as its type requires.
7691     if (!TD) return 0;
7692
7693     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7694     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7695     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7696     if (Align <= BaseAlignment) {
7697       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7698       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7699       Align = std::min(Align, (unsigned)
7700                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7701       return Align;
7702     }
7703     return 0;
7704   }
7705   return 0;
7706 }
7707
7708
7709 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7710 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7711 /// the heavy lifting.
7712 ///
7713 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7714   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7715   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7716   
7717   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7718   // visitCallSite.
7719   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7720     bool Changed = false;
7721
7722     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7723     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7724       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7725
7726       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7727         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7728           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7729           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7730           // alignment is sufficient.
7731         }
7732     }
7733
7734     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7735     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7736     // into a call to memcpy.
7737     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7738       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7739         if (GVSrc->isConstant()) {
7740           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7741           const char *Name;
7742           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7743               Type::Int32Ty)
7744             Name = "llvm.memcpy.i32";
7745           else
7746             Name = "llvm.memcpy.i64";
7747           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7748                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7749           CI.setOperand(0, MemCpy);
7750           Changed = true;
7751         }
7752     }
7753
7754     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7755     // set, update the alignment.
7756     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7757       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7758       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7759       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7760       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7761         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7762         Changed = true;
7763       }
7764
7765       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7766       // load/store.
7767       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7768       if (MemOpLength) {
7769         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7770         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7771         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7772         // Destination pointer type is always i8 *
7773         // If Size is 8 then use Int64Ty
7774         // If Size is 4 then use Int32Ty
7775         // If Size is 2 then use Int16Ty
7776         // If Size is 1 then use Int8Ty
7777         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7778           NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
7779
7780         if (NewPtrTy) {
7781           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2),
7782                                         NewPtrTy, CI);
7783           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1),
7784                                          NewPtrTy, CI);
7785           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7786           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7787           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7788           Changed = true;
7789           return EraseInstFromFunction(CI);
7790         }
7791       }
7792     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7793       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7794       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7795         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7796         Changed = true;
7797       }
7798     }
7799           
7800     if (Changed) return II;
7801   } else {
7802     switch (II->getIntrinsicID()) {
7803     default: break;
7804     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7805     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7806     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7807     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7808     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7809       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7810       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7811       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7812         Value *Ptr = 
7813           InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7814                            PointerType::getUnqual(II->getType()), CI);
7815         return new LoadInst(Ptr);
7816       }
7817       break;
7818     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7819     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7820       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7821       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7822         const Type *OpPtrTy = 
7823           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
7824         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7825                                       OpPtrTy, CI);
7826         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7827       }
7828       break;
7829     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7830     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7831     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7832     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7833       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7834       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7835         const Type *OpPtrTy = 
7836           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
7837         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7838                                       OpPtrTy, CI);
7839         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7840       }
7841       break;
7842       
7843     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7844       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7845       // we can simplify the input based on that, do so now.
7846       uint64_t UndefElts;
7847       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7848                                                 UndefElts)) {
7849         II->setOperand(1, V);
7850         return II;
7851       }
7852       break;
7853     }
7854       
7855     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7856       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7857       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7858         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7859         
7860         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7861         bool AllEltsOk = true;
7862         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7863           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7864               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7865             AllEltsOk = false;
7866             break;
7867           }
7868         }
7869         
7870         if (AllEltsOk) {
7871           // Cast the input vectors to byte vectors.
7872           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7873                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7874           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7875                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7876           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7877           
7878           // Only extract each element once.
7879           Value *ExtractedElts[32];
7880           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7881           
7882           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7883             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7884               continue;
7885             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7886             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7887             
7888             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7889               Instruction *Elt = 
7890                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7891               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7892               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7893             }
7894           
7895             // Insert this value into the result vector.
7896             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7897             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7898           }
7899           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7900         }
7901       }
7902       break;
7903
7904     case Intrinsic::stackrestore: {
7905       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7906       // happen when variable allocas are DCE'd.
7907       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7908         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7909           BasicBlock::iterator BI = SS;
7910           if (&*++BI == II)
7911             return EraseInstFromFunction(CI);
7912         }
7913       }
7914       
7915       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7916       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7917       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7918       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7919         BasicBlock::iterator BI = II;
7920         bool CannotRemove = false;
7921         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7922           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7923               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7924             CannotRemove = true;
7925             break;
7926           }
7927         }
7928         if (!CannotRemove)
7929           return EraseInstFromFunction(CI);
7930       }
7931       break;
7932     }
7933     }
7934   }
7935
7936   return visitCallSite(II);
7937 }
7938
7939 // InvokeInst simplification
7940 //
7941 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7942   return visitCallSite(&II);
7943 }
7944
7945 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7946 //
7947 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7948   bool Changed = false;
7949
7950   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7951   // to the arguments of the call/invoke.
7952   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7953
7954   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7955
7956   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7957     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7958       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7959       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7960       // be unreachable, as the call is undefined.
7961       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7962                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
7963                                     OldCall);
7964       if (!OldCall->use_empty())
7965         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7966       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7967         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7968       return 0;
7969     }
7970
7971   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7972     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7973     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7974     // that we can't modify the CFG here.
7975     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7976                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
7977                   CS.getInstruction());
7978
7979     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7980       CS.getInstruction()->
7981         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7982
7983     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7984       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7985       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7986                      ConstantInt::getTrue(), II);
7987     }
7988     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7989   }
7990
7991   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
7992     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
7993       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
7994         return transformCallThroughTrampoline(CS);
7995
7996   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7997   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7998   if (FTy->isVarArg()) {
7999     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8000     // the call.
8001     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8002            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8003       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8004         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8005         // area, we can eliminate the use of the cast.
8006         Value *Op = CI->getOperand(0);
8007         if (CI->isLosslessCast()) {
8008           *I = Op;
8009           Changed = true;
8010         }
8011       }
8012   }
8013
8014   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.paramHasAttr(0, ParamAttr::NoUnwind)) {
8015     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8016     const ParamAttrsList *PAL = CS.getParamAttrs();
8017     uint16_t RAttributes = PAL ? PAL->getParamAttrs(0) : 0;
8018     RAttributes |= ParamAttr::NoUnwind;
8019
8020     ParamAttrsVector modVec;
8021     modVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttributes));
8022     PAL = ParamAttrsList::getModified(PAL, modVec);
8023     CS.setParamAttrs(PAL);
8024     Changed = true;
8025   }
8026
8027   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8028 }
8029
8030 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8031 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8032 //
8033 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8034   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8035   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8036   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8037       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8038     return false;
8039   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8040   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8041
8042   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8043   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8044   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8045   //
8046   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8047   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8048
8049   const ParamAttrsList* CallerPAL = 0;
8050   if (CallInst *CallerCI = dyn_cast<CallInst>(Caller))
8051     CallerPAL = CallerCI->getParamAttrs();
8052   else if (InvokeInst *CallerII = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8053     CallerPAL = CallerII->getParamAttrs();
8054
8055   // If the parameter attributes are not compatible, don't do the xform.  We
8056   // don't want to lose an sret attribute or something.
8057   if (!ParamAttrsList::areCompatible(CallerPAL, Callee->getParamAttrs()))
8058     return false;
8059
8060   // Check to see if we are changing the return type...
8061   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8062     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8063         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8064         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8065           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8066       return false;   // Cannot transform this return value.
8067
8068     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8069     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8070     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8071     // the critical edge).  Bail out in this case.
8072     if (!Caller->use_empty())
8073       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8074         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8075              UI != E; ++UI)
8076           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8077             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8078                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8079               return false;
8080   }
8081
8082   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8083   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8084
8085   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8086   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8087     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8088     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8089     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8090     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
8091     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8092     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8093       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8094       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8095        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8096       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8097        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8098     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8099
8100     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
8101     // lose information, e.g. int->short.
8102     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
8103     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
8104     // requires legality checks like this be done before calling it).
8105     if (ParamTy->isInteger()) {
8106       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8107         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8108           return false;
8109       }
8110       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
8111           !isa<PointerType>(ActTy))
8112         return false;
8113     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
8114       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8115         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8116           return false;
8117       }
8118       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8119         return false;
8120     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8121       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8122         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8123           return false;
8124       }
8125       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8126         return false;
8127     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8128       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8129         return false;
8130     } else {
8131       return false;
8132     }
8133   }
8134
8135   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8136       Callee->isDeclaration())
8137     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8138
8139   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8140   // inserting cast instructions as necessary...
8141   std::vector<Value*> Args;
8142   Args.reserve(NumActualArgs);
8143
8144   AI = CS.arg_begin();
8145   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8146     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8147     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8148       Args.push_back(*AI);
8149     } else {
8150       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8151           false, ParamTy, false);
8152       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8153       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8154     }
8155   }
8156
8157   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8158   // now...
8159   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8160     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8161
8162   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8163   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8164     if (!FT->isVarArg()) {
8165       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8166            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8167     } else {
8168       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8169       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8170         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8171         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8172           // Must promote to pass through va_arg area!
8173           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8174                                                                 PTy, false);
8175           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8176           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8177           Args.push_back(Cast);
8178         } else {
8179           Args.push_back(*AI);
8180         }
8181       }
8182     }
8183
8184   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8185     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8186
8187   Instruction *NC;
8188   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8189     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8190                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8191     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8192     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8193   } else {
8194     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8195                       Caller->getName(), Caller);
8196     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8197     if (CI->isTailCall())
8198       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8199     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8200     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8201   }
8202
8203   // Insert a cast of the return type as necessary.
8204   Value *NV = NC;
8205   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8206     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8207       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8208       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8209                                                             CallerTy, false);
8210       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8211
8212       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8213       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8214       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8215         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8216         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8217         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8218       } else {
8219         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8220         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8221       }
8222       AddUsersToWorkList(*Caller);
8223     } else {
8224       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8225     }
8226   }
8227
8228   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8229     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8230   Caller->eraseFromParent();
8231   RemoveFromWorkList(Caller);
8232   return true;
8233 }
8234
8235 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8236 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8237 //
8238 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8239   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8240   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8241   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8242
8243   IntrinsicInst *Tramp =
8244     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8245
8246   Function *NestF =
8247     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8248   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8249   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8250
8251   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8252     unsigned NestIdx = 1;
8253     const Type *NestTy = 0;
8254     uint16_t NestAttr = 0;
8255
8256     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8257     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8258          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8259       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8260         // Record the parameter type and any other attributes.
8261         NestTy = *I;
8262         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8263         break;
8264       }
8265
8266     if (NestTy) {
8267       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8268       std::vector<Value*> NewArgs;
8269       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8270
8271       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8272       // mean appending it.
8273       {
8274         unsigned Idx = 1;
8275         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8276         do {
8277           if (Idx == NestIdx) {
8278             // Add the chain argument.
8279             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8280             if (NestVal->getType() != NestTy)
8281               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8282             NewArgs.push_back(NestVal);
8283           }
8284
8285           if (I == E)
8286             break;
8287
8288           // Add the original argument.
8289           NewArgs.push_back(*I);
8290
8291           ++Idx, ++I;
8292         } while (1);
8293       }
8294
8295       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8296       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8297       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8298
8299       const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8300       std::vector<const Type*> NewTypes;
8301       ParamAttrsVector NewAttrs;
8302       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8303
8304       // Add any function result attributes.
8305       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8306       if (Attr)
8307         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8308
8309       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8310       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8311       {
8312         unsigned Idx = 1;
8313         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8314           E = FTy->param_end();
8315
8316         do {
8317           if (Idx == NestIdx) {
8318             // Add the chain's type and attributes.
8319             NewTypes.push_back(NestTy);
8320             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8321           }
8322
8323           if (I == E)
8324             break;
8325
8326           // Add the original type and attributes.
8327           NewTypes.push_back(*I);
8328           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8329           if (Attr)
8330             NewAttrs.push_back
8331               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8332
8333           ++Idx, ++I;
8334         } while (1);
8335       }
8336
8337       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8338       // code sort out any function type mismatches.
8339       FunctionType *NewFTy =
8340         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8341       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8342         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8343       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8344
8345       Instruction *NewCaller;
8346       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8347         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8348                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8349                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8350                                    Caller->getName(), Caller);
8351         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8352         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8353       } else {
8354         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8355                                  Caller->getName(), Caller);
8356         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8357           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8358         cast<CallInst>(NewCaller)->
8359           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8360         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8361       }
8362       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8363         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8364       Caller->eraseFromParent();
8365       RemoveFromWorkList(Caller);
8366       return 0;
8367     }
8368   }
8369
8370   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8371   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8372   // code sort out any function type mismatches.
8373   Constant *NewCallee =
8374     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8375   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8376   return CS.getInstruction();
8377 }
8378
8379 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8380 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8381 /// and a single binop.
8382 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8383   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8384   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8385          isa<CmpInst>(FirstInst));
8386   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8387   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8388   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8389     
8390   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8391   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8392   
8393   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8394   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8395   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8396     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8397     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8398         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8399         // types or GEP's with different index types.
8400         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8401         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8402       return 0;
8403
8404     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8405     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8406       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8407           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8408         return 0;
8409     
8410     // Keep track of which operand needs a phi node.
8411     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8412     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8413   }
8414   
8415   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8416
8417   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8418   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8419   // hide them behind a phi.
8420   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8421     return 0;
8422   
8423   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8424   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8425   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8426   if (LHSVal == 0) {
8427     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8428     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8429     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8430     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8431     LHSVal = NewLHS;
8432   }
8433   
8434   if (RHSVal == 0) {
8435     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8436     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8437     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8438     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8439     RHSVal = NewRHS;
8440   }
8441   
8442   // Add all operands to the new PHIs.
8443   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8444     if (NewLHS) {
8445       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8446       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8447     }
8448     if (NewRHS) {
8449       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8450       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8451     }
8452   }
8453     
8454   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8455     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8456   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8457     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8458                            RHSVal);
8459   else {
8460     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8461     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8462   }
8463 }
8464
8465 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8466 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8467 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8468 /// block it is in.
8469 ///
8470 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8471 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8472 /// to a register.
8473 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8474   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8475   
8476   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8477     if (BBI->mayWriteToMemory())
8478       return false;
8479   
8480   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8481   // profitable to do this xform.
8482   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8483     bool isAddressTaken = false;
8484     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8485          UI != E; ++UI) {
8486       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8487       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8488         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8489         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8490       }
8491       isAddressTaken = true;
8492       break;
8493     }
8494     
8495     if (!isAddressTaken)
8496       return false;
8497   }
8498   
8499   return true;
8500 }
8501
8502
8503 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8504 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8505 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8506 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8507   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8508
8509   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8510   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8511   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8512   // code size and simplifying code.
8513   Constant *ConstantOp = 0;
8514   const Type *CastSrcTy = 0;
8515   bool isVolatile = false;
8516   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8517     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8518   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8519     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8520     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8521     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8522     if (ConstantOp == 0)
8523       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8524   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8525     isVolatile = LI->isVolatile();
8526     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8527     // load and the PHI.
8528     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8529         !isSafeToSinkLoad(LI))
8530       return 0;
8531   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8532     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8533       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8534     // Can't handle general GEPs yet.
8535     return 0;
8536   } else {
8537     return 0;  // Cannot fold this operation.
8538   }
8539
8540   // Check to see if all arguments are the same operation.
8541   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8542     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8543     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8544     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8545       return 0;
8546     if (CastSrcTy) {
8547       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8548         return 0;  // Cast operation must match.
8549     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8550       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8551       // the load and the PHI.
8552       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8553           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8554           !isSafeToSinkLoad(LI))
8555         return 0;
8556     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8557       return 0;
8558     }
8559   }
8560
8561   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8562   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8563   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8564                                PN.getName()+".in");
8565   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8566
8567   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8568   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8569
8570   // Add all operands to the new PHI.
8571   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8572     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8573     if (NewInVal != InVal)
8574       InVal = 0;
8575     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8576   }
8577
8578   Value *PhiVal;
8579   if (InVal) {
8580     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8581     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8582     PhiVal = InVal;
8583     delete NewPN;
8584   } else {
8585     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8586     PhiVal = NewPN;
8587   }
8588
8589   // Insert and return the new operation.
8590   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8591     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8592   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8593     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8594   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8595     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8596   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8597     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8598                            PhiVal, ConstantOp);
8599   else
8600     assert(0 && "Unknown operation");
8601   return 0;
8602 }
8603
8604 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8605 /// that is dead.
8606 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8607                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8608   if (PN->use_empty()) return true;
8609   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8610
8611   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8612   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8613     return true;
8614   
8615   // Don't scan crazily complex things.
8616   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8617     return false;
8618
8619   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8620     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8621
8622   return false;
8623 }
8624
8625 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8626 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8627 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8628 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8629                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8630   // See if we already saw this PHI node.
8631   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8632     return true;
8633   
8634   // Don't scan crazily complex things.
8635   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8636     return false;
8637  
8638   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8639   // the value.
8640   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8641     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8642     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8643       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8644         return false;
8645     } else if (Op != NonPhiInVal)
8646       return false;
8647   }
8648   
8649   return true;
8650 }
8651
8652
8653 // PHINode simplification
8654 //
8655 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8656   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8657   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8658   
8659   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8660     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8661
8662   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8663   // reducing code size.
8664   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8665       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8666     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8667       return Result;
8668
8669   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8670   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8671   // PHI)... break the cycle.
8672   if (PN.hasOneUse()) {
8673     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8674     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8675       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8676       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8677       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8678         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8679     }
8680    
8681     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8682     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8683     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8684     // common case here is good because the only other things that catch this
8685     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8686     // late.
8687     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8688         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8689         PHIUser->use_back() == &PN) {
8690       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8691     }
8692   }
8693
8694   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8695   // same value, for example:
8696   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8697   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8698   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8699   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8700   {
8701     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8702     // Scan for the first non-phi operand.
8703     while (InValNo != NumOperandVals && 
8704            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8705       ++InValNo;
8706
8707     if (InValNo != NumOperandVals) {
8708       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8709       
8710       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8711       // there is no need to recursively scan other phis.
8712       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8713         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8714         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8715           break;
8716       }
8717       
8718       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8719       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8720       // the value.
8721       if (InValNo == NumOperandVals) {
8722         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8723         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8724           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8725       }
8726     }
8727   }
8728   return 0;
8729 }
8730
8731 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8732                                    Instruction *InsertPoint,
8733                                    InstCombiner *IC) {
8734   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8735   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8736   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8737   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8738   // used for address computation.
8739   Instruction::CastOps opcode = 
8740      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8741       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8742   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8743 }
8744
8745
8746 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8747   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8748   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8749   // If so, eliminate the noop.
8750   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8751     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8752
8753   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8754     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8755
8756   bool HasZeroPointerIndex = false;
8757   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8758     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8759
8760   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8761     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8762
8763   // Eliminate unneeded casts for indices.
8764   bool MadeChange = false;
8765   
8766   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8767   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8768     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8769       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8770         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8771             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8772           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8773           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8774           // is a 32-bit pointer target.
8775           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8776             MadeChange = true;
8777             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8778           }
8779         }
8780       }
8781       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8782       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8783       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8784       // obvious.
8785       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8786       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8787         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8788           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8789           MadeChange = true;
8790         } else {
8791           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8792                                 GEP);
8793           GEP.setOperand(i, Op);
8794           MadeChange = true;
8795         }
8796     }
8797   }
8798   if (MadeChange) return &GEP;
8799
8800   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8801   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8802   // real input to the dest type.
8803   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8804     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8805       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8806       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8807       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8808         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8809         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8810           if (I != BCI) {
8811             I->takeName(BCI);
8812             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8813             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8814           }
8815           return &GEP;
8816         }
8817       }
8818       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8819     }
8820   }
8821   
8822   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8823   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8824   // getelementptr instructions into a single instruction.
8825   //
8826   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8827   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8828     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8829
8830   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8831     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8832     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8833     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8834     //
8835     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8836         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8837       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8838
8839     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8840
8841     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8842     bool EndsWithSequential = false;
8843     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8844            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8845       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8846
8847     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8848     if (EndsWithSequential) {
8849       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8850       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8851       //
8852       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8853       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8854         Sum = GO1;
8855       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8856         Sum = SO1;
8857       } else {
8858         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8859         // target's pointer size.
8860         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8861           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8862             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8863           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8864             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8865           } else {
8866             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
8867             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
8868               // Convert GO1 to SO1's type.
8869               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8870
8871             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
8872               // Convert SO1 to GO1's type.
8873               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8874             } else {
8875               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8876               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8877               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8878             }
8879           }
8880         }
8881         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8882           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8883         else {
8884           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8885           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8886         }
8887       }
8888
8889       // Recycle the GEP we already have if possible.
8890       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8891         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8892         GEP.setOperand(1, Sum);
8893         return &GEP;
8894       } else {
8895         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8896                        SrcGEPOperands.end()-1);
8897         Indices.push_back(Sum);
8898         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8899       }
8900     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8901                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8902                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8903       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8904       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8905                      SrcGEPOperands.end());
8906       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8907     }
8908
8909     if (!Indices.empty())
8910       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8911                                    Indices.end(), GEP.getName());
8912
8913   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8914     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8915     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8916
8917     // Scan for nonconstants...
8918     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8919     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8920     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8921       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8922
8923     if (I == E) {  // If they are all constants...
8924       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8925                                                     &Indices[0],Indices.size());
8926
8927       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8928       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8929     }
8930   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8931     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8932       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8933     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8934       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
8935       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
8936       //
8937       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8938       //
8939       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8940       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8941       if (const ArrayType *XATy =
8942           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8943         if (const ArrayType *CATy =
8944             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8945           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8946             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8947             // to an array of the same type as the destination pointer
8948             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8949             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8950             GEP.setOperand(0, X);
8951             return &GEP;
8952           }
8953     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8954       // Transform things like:
8955       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
8956       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
8957       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8958       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8959       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8960           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8961           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
8962         Value *Idx[2];
8963         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8964         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8965         Value *V = InsertNewInstBefore(
8966                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8967         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8968         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8969       }
8970       
8971       // Transform things like:
8972       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
8973       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8974       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
8975       
8976       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
8977         uint64_t ArrayEltSize =
8978             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8979         
8980         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8981         // allow either a mul, shift, or constant here.
8982         Value *NewIdx = 0;
8983         ConstantInt *Scale = 0;
8984         if (ArrayEltSize == 1) {
8985           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8986           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8987         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8988           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8989           Scale = CI;
8990         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8991           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8992               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8993             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8994             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8995             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8996             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8997           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8998                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8999             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9000             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9001           }
9002         }
9003         
9004         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9005         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9006         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9007         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9008         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9009             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9010           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9011                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9012           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9013             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9014                                                        false /*ZExt*/);
9015             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9016             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9017           }
9018
9019           // Insert the new GEP instruction.
9020           Value *Idx[2];
9021           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9022           Idx[1] = NewIdx;
9023           Instruction *NewGEP =
9024             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9025           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9026           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9027           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9028         }
9029       }
9030     }
9031   }
9032
9033   return 0;
9034 }
9035
9036 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9037   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9038   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
9039     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9040       const Type *NewTy = 
9041         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9042       AllocationInst *New = 0;
9043
9044       // Create and insert the replacement instruction...
9045       if (isa<MallocInst>(AI))
9046         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9047       else {
9048         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9049         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9050       }
9051
9052       InsertNewInstBefore(New, AI);
9053
9054       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9055       // allocas if possible...
9056       //
9057       BasicBlock::iterator It = New;
9058       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9059
9060       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9061       // insert our getelementptr instruction...
9062       //
9063       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9064       Value *Idx[2];
9065       Idx[0] = NullIdx;
9066       Idx[1] = NullIdx;
9067       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9068                                        New->getName()+".sub", It);
9069
9070       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9071       // allocation.
9072       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9073     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9074       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9075     }
9076
9077   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9078   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9079   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9080   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9081       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9082     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9083
9084   return 0;
9085 }
9086
9087 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9088   Value *Op = FI.getOperand(0);
9089
9090   // free undef -> unreachable.
9091   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9092     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9093     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9094                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9095     return EraseInstFromFunction(FI);
9096   }
9097   
9098   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9099   // when lots of inlining happens.
9100   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9101     return EraseInstFromFunction(FI);
9102   
9103   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9104   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9105     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9106     return &FI;
9107   }
9108   
9109   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9110   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9111     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9112       AddToWorkList(GEPI);
9113       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9114       return &FI;
9115     }
9116   }
9117   
9118   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9119   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9120     if (MI->hasOneUse()) {
9121       EraseInstFromFunction(FI);
9122       return EraseInstFromFunction(*MI);
9123     }
9124
9125   return 0;
9126 }
9127
9128
9129 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9130 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9131                                         const TargetData *TD) {
9132   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9133   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9134
9135   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9136     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9137     // directly if string length is small enough.
9138     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9139     if (!Str.empty()) {
9140       unsigned len = Str.length();
9141       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9142       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9143       // Replace LI with immediate integer store.
9144       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9145         APInt StrVal(numBits, 0);
9146         APInt SingleChar(numBits, 0);
9147         if (TD->isLittleEndian()) {
9148           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9149             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9150             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9151           }
9152         } else {
9153           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9154             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9155                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9156           }
9157           // Append NULL at the end.
9158           SingleChar = 0;
9159           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9160         }
9161         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9162         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9163       }
9164     }
9165   }
9166
9167   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9168   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9169     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9170
9171     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9172          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9173       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9174       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9175       // constants.
9176       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9177         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9178           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9179             Value *Idxs[2];
9180             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9181             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9182             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9183             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9184           }
9185
9186       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9187             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9188           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9189           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9190           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9191           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9192                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9193
9194         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9195         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9196         // the result of the loaded value.
9197         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9198                                                              CI->getName(),
9199                                                          LI.isVolatile()),LI);
9200         // Now cast the result of the load.
9201         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9202       }
9203     }
9204   }
9205   return 0;
9206 }
9207
9208 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9209 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9210 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9211 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9212 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9213   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9214   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9215
9216   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9217   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9218     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9219     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9220
9221   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9222   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9223   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9224   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9225   // the load entirely).
9226   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9227
9228   while (BBI != E) {
9229     --BBI;
9230
9231     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9232       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9233     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9234       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9235
9236   }
9237   return false;
9238 }
9239
9240 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9241 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9242 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9243 /// input, because we ignore GEP indices.
9244 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9245   while (1) {
9246     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9247       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9248           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9249         Ptr = CE->getOperand(0);
9250       else
9251         return Ptr;
9252     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9253       Ptr = BCI->getOperand(0);
9254     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9255       Ptr = GEP->getOperand(0);
9256     } else {
9257       return Ptr;
9258     }
9259   }
9260 }
9261
9262 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9263   Value *Op = LI.getOperand(0);
9264
9265   // Attempt to improve the alignment.
9266   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9267   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9268     LI.setAlignment(KnownAlign);
9269
9270   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9271   if (isa<CastInst>(Op))
9272     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9273       return Res;
9274
9275   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9276   if (LI.isVolatile()) return 0;
9277   
9278   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9279     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9280     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9281     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9282     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9283       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9284         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9285     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9286       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9287         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9288   }
9289
9290   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9291     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
9292       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9293       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9294       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9295       // CFG.
9296       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9297                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9298       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9299     }
9300
9301   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9302     // load null/undef -> undef
9303     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9304       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9305       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9306       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9307       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9308                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9309       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9310     }
9311
9312     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9313     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9314       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9315         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9316
9317     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9318     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9319       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9320         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9321           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9322             if (Constant *V = 
9323                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9324               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9325         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9326           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9327           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9328           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9329           // CFG.
9330           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9331                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9332           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9333         }
9334
9335       } else if (CE->isCast()) {
9336         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9337           return Res;
9338       }
9339   }
9340     
9341   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9342   // is all undef or zero, we know what it loads.
9343   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9344     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9345       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9346         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9347       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9348         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9349     }
9350   }
9351
9352   if (Op->hasOneUse()) {
9353     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9354     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9355     // exposes redundancy in the code.
9356     //
9357     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9358     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9359     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9360     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9361     // unconditionally.
9362     //
9363     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9364       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9365       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9366           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9367         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9368                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9369         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9370                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9371         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9372       }
9373
9374       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9375       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9376         if (C->isNullValue()) {
9377           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9378           return &LI;
9379         }
9380
9381       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9382       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9383         if (C->isNullValue()) {
9384           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9385           return &LI;
9386         }
9387     }
9388   }
9389   return 0;
9390 }
9391
9392 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9393 /// when possible.
9394 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9395   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9396   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9397
9398   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9399   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9400     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9401
9402     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9403       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9404       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9405       // constants.
9406       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9407         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9408           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9409             Value* Idxs[2];
9410             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9411             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9412             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9413             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9414           }
9415
9416       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9417           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9418                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9419
9420         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9421         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9422         // the store, cast the value to be stored.
9423         Value *NewCast;
9424         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9425         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9426         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9427         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9428         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9429           if (CastSrcTy->isInteger())
9430             opcode = Instruction::IntToPtr;
9431         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9432           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9433             opcode = Instruction::PtrToInt;
9434         }
9435         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9436           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9437         else
9438           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9439             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9440             SI);
9441         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9442       }
9443     }
9444   }
9445   return 0;
9446 }
9447
9448 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9449   Value *Val = SI.getOperand(0);
9450   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9451
9452   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9453     EraseInstFromFunction(SI);
9454     ++NumCombined;
9455     return 0;
9456   }
9457   
9458   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9459   // alloca dead.
9460   if (Ptr->hasOneUse()) {
9461     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9462       EraseInstFromFunction(SI);
9463       ++NumCombined;
9464       return 0;
9465     }
9466     
9467     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9468       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9469           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9470         EraseInstFromFunction(SI);
9471         ++NumCombined;
9472         return 0;
9473       }
9474   }
9475
9476   // Attempt to improve the alignment.
9477   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9478   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9479     SI.setAlignment(KnownAlign);
9480
9481   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9482   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9483   // situation often occurs with bitfield accesses.
9484   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9485   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9486        --ScanInsts) {
9487     --BBI;
9488     
9489     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9490       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9491       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9492         ++NumDeadStore;
9493         ++BBI;
9494         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9495         continue;
9496       }
9497       break;
9498     }
9499     
9500     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9501     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9502     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9503     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9504       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9505         EraseInstFromFunction(SI);
9506         ++NumCombined;
9507         return 0;
9508       }
9509       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9510       // may not be dead.
9511       break;
9512     }
9513     
9514     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9515     if (BBI->mayWriteToMemory())
9516       break;
9517   }
9518   
9519   
9520   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9521
9522   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9523   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9524     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9525       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9526       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9527         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9528       ++NumCombined;
9529     }
9530     return 0;  // Do not modify these!
9531   }
9532
9533   // store undef, Ptr -> noop
9534   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9535     EraseInstFromFunction(SI);
9536     ++NumCombined;
9537     return 0;
9538   }
9539
9540   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9541   // source instead.
9542   if (isa<CastInst>(Ptr))
9543     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9544       return Res;
9545   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9546     if (CE->isCast())
9547       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9548         return Res;
9549
9550   
9551   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9552   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9553   BBI = &SI; ++BBI;
9554   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9555     if (BI->isUnconditional())
9556       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9557         return 0;  // xform done!
9558   
9559   return 0;
9560 }
9561
9562 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9563 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9564 /// into a phi node with a store in the successor.
9565 ///
9566 /// Simplify things like:
9567 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9568 /// into a phi node with a store in the successor.
9569 ///
9570 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9571   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9572   
9573   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9574   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9575   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9576   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9577   
9578   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9579   // the other predecessor.
9580   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9581   BasicBlock *OtherBB = 0;
9582   if (*PI != StoreBB)
9583     OtherBB = *PI;
9584   ++PI;
9585   if (PI == pred_end(DestBB))
9586     return false;
9587   
9588   if (*PI != StoreBB) {
9589     if (OtherBB)
9590       return false;
9591     OtherBB = *PI;
9592   }
9593   if (++PI != pred_end(DestBB))
9594     return false;
9595   
9596   
9597   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9598   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9599   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9600   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9601     return false;
9602   
9603   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9604   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9605   StoreInst *OtherStore = 0;
9606   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9607     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9608     --BBI;
9609     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9610     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9611       return false;
9612   } else {
9613     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9614     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9615     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9616         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9617       return false;
9618     
9619     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9620     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9621     // lives in OtherBB.
9622     for (;; --BBI) {
9623       // Check to see if we find the matching store.
9624       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9625         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9626           return false;
9627         break;
9628       }
9629       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9630       // out of instructions, we can't do the xform.
9631       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9632           BBI == OtherBB->begin())
9633         return false;
9634     }
9635     
9636     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9637     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9638     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9639       // FIXME: This should really be AA driven.
9640       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9641         return false;
9642     }
9643   }
9644   
9645   // Insert a PHI node now if we need it.
9646   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9647   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9648     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9649     PN->reserveOperandSpace(2);
9650     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9651     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9652     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9653   }
9654   
9655   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9656   // insert it.
9657   BBI = DestBB->begin();
9658   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9659   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9660                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9661   
9662   // Nuke the old stores.
9663   EraseInstFromFunction(SI);
9664   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9665   ++NumCombined;
9666   return true;
9667 }
9668
9669
9670 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9671   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9672   Value *X = 0;
9673   BasicBlock *TrueDest;
9674   BasicBlock *FalseDest;
9675   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9676       !isa<Constant>(X)) {
9677     // Swap Destinations and condition...
9678     BI.setCondition(X);
9679     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9680     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9681     return &BI;
9682   }
9683
9684   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9685   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9686   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9687                              TrueDest, FalseDest)))
9688     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9689          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9690       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9691       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9692       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9693       NewSCC->takeName(I);
9694       // Swap Destinations and condition...
9695       BI.setCondition(NewSCC);
9696       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9697       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9698       RemoveFromWorkList(I);
9699       I->eraseFromParent();
9700       AddToWorkList(NewSCC);
9701       return &BI;
9702     }
9703
9704   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9705   ICmpInst::Predicate IPred;
9706   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9707                       TrueDest, FalseDest)))
9708     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9709          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9710          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9711       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9712       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9713       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9714       NewSCC->takeName(I);
9715       // Swap Destinations and condition...
9716       BI.setCondition(NewSCC);
9717       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9718       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9719       RemoveFromWorkList(I);
9720       I->eraseFromParent();;
9721       AddToWorkList(NewSCC);
9722       return &BI;
9723     }
9724
9725   return 0;
9726 }
9727
9728 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9729   Value *Cond = SI.getCondition();
9730   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9731     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9732       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9733         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9734         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9735           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9736                                                 AddRHS));
9737         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9738         AddToWorkList(I);
9739         return &SI;
9740       }
9741   }
9742   return 0;
9743 }
9744
9745 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9746 /// is to leave as a vector operation.
9747 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9748   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9749     return true;
9750   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9751     if (isConstant) return true;
9752     // If all elts are the same, we can extract.
9753     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9754     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9755       if (C->getOperand(i) != Op0)
9756         return false;
9757     return true;
9758   }
9759   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9760   if (!I) return false;
9761   
9762   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9763   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9764   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9765       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9766     return true;
9767   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9768     return true;
9769   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9770     if (BO->hasOneUse() &&
9771         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9772          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9773       return true;
9774   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9775     if (CI->hasOneUse() &&
9776         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9777          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9778       return true;
9779   
9780   return false;
9781 }
9782
9783 /// Read and decode a shufflevector mask.
9784 ///
9785 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9786 /// elements in the input.
9787 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9788   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9789   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9790     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9791   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9792     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9793
9794   std::vector<unsigned> Result;
9795   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9796   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9797     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9798       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9799     else
9800       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9801   return Result;
9802 }
9803
9804 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9805 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9806 /// extracted from the vector.
9807 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9808   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9809   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9810   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9811   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9812     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9813   
9814   if (isa<UndefValue>(V))
9815     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9816   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9817     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9818   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9819     return CP->getOperand(EltNo);
9820   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9821     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9822     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9823       return 0;
9824     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9825     
9826     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9827     // inserted value.
9828     if (EltNo == IIElt) 
9829       return III->getOperand(1);
9830     
9831     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9832     // vector input.
9833     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9834   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9835     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9836     if (InEl < Width)
9837       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9838     else if (InEl < Width*2)
9839       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9840     else
9841       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9842   }
9843   
9844   // Otherwise, we don't know.
9845   return 0;
9846 }
9847
9848 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9849
9850   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9851   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9852     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9853
9854   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9855   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9856     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9857   
9858   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9859     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9860     // with that operand
9861     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9862     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9863       if (C->getOperand(i) != op0) {
9864         op0 = 0; 
9865         break;
9866       }
9867     if (op0)
9868       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9869   }
9870   
9871   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9872   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9873   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9874     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9875     unsigned VectorWidth = 
9876       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9877       
9878     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9879     // crashing the code below.
9880     if (IndexVal >= VectorWidth)
9881       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9882     
9883     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9884     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9885     // property.
9886     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9887       uint64_t UndefElts;
9888       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9889                                                 1 << IndexVal,
9890                                                 UndefElts)) {
9891         EI.setOperand(0, V);
9892         return &EI;
9893       }
9894     }
9895     
9896     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9897       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9898     
9899     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9900     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9901     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9902     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9903       if (const VectorType *VT = 
9904               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9905         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9906           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9907             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9908     }
9909   }
9910   
9911   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9912     if (I->hasOneUse()) {
9913       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9914       // profitable to do so
9915       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9916         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9917         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9918           ExtractElementInst *newEI0 = 
9919             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9920                                    EI.getName()+".lhs");
9921           ExtractElementInst *newEI1 =
9922             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9923                                    EI.getName()+".rhs");
9924           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9925           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9926           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9927         }
9928       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9929         unsigned AS = 
9930           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
9931         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9932                                       PointerType::get(EI.getType(), AS), EI);
9933         GetElementPtrInst *GEP = 
9934           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9935         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9936         return new LoadInst(GEP);
9937       }
9938     }
9939     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9940       // Extracting the inserted element?
9941       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9942         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9943       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9944       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9945       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9946           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9947         AddUsesToWorkList(EI);
9948         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9949         return &EI;
9950       }
9951     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9952       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9953       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9954       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9955         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9956         Value *Src;
9957         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9958           Src = SVI->getOperand(0);
9959         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9960           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9961           Src = SVI->getOperand(1);
9962         } else {
9963           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9964         }
9965         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9966       }
9967     }
9968   }
9969   return 0;
9970 }
9971
9972 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9973 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9974 /// Otherwise, return false.
9975 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9976                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9977   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9978          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9979   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9980
9981   if (isa<UndefValue>(V)) {
9982     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9983     return true;
9984   } else if (V == LHS) {
9985     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9986       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9987     return true;
9988   } else if (V == RHS) {
9989     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9990       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9991     return true;
9992   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9993     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9994     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9995     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9996     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9997     
9998     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9999       return false;
10000     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10001     
10002     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10003       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10004       // transitively ok.
10005       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10006         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10007         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10008         return true;
10009       }      
10010     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10011       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10012           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10013         unsigned ExtractedIdx =
10014           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10015         
10016         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10017         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10018           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10019           // transitively ok.
10020           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10021             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10022             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10023               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10024                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10025             } else {
10026               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10027               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10028                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10029               
10030             }
10031             return true;
10032           }
10033         }
10034       }
10035     }
10036   }
10037   // TODO: Handle shufflevector here!
10038   
10039   return false;
10040 }
10041
10042 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10043 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10044 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10045 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10046                                      Value *&RHS) {
10047   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10048          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10049          "Invalid shuffle!");
10050   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10051
10052   if (isa<UndefValue>(V)) {
10053     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10054     return V;
10055   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10056     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10057     return V;
10058   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10059     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10060     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10061     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10062     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10063     
10064     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10065       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10066           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10067         unsigned ExtractedIdx =
10068           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10069         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10070         
10071         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10072         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10073         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10074           RHS = EI->getOperand(0);
10075           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10076           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10077             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10078           return V;
10079         }
10080         
10081         if (VecOp == RHS) {
10082           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10083           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10084           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10085             if (i != InsertedIdx)
10086               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10087           }
10088           return V;
10089         }
10090         
10091         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10092         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10093         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10094           return EI->getOperand(0);
10095         
10096       }
10097     }
10098   }
10099   // TODO: Handle shufflevector here!
10100   
10101   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10102   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10103     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10104   return V;
10105 }
10106
10107 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10108   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10109   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10110   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10111   
10112   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10113   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10114     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10115   
10116   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10117   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10118   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10119     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10120         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10121       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10122       unsigned ExtractedIdx =
10123         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10124       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10125       
10126       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10127         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10128       
10129       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10130         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10131       
10132       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10133       // back into the same place, just use the input vector.
10134       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10135         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10136       
10137       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10138       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10139       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10140       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10141       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10142         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10143         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10144         // Build a new shuffle mask.
10145         std::vector<Constant*> Mask;
10146         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10147           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10148         else {
10149           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10150           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10151                                                        NumVectorElts));
10152         } 
10153         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10154         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10155                                      ConstantVector::get(Mask));
10156       }
10157       
10158       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10159       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10160       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10161         std::vector<Constant*> Mask;
10162         Value *RHS = 0;
10163         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10164         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10165         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10166         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10167       }
10168     }
10169   }
10170
10171   return 0;
10172 }
10173
10174
10175 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10176   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10177   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10178   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10179
10180   bool MadeChange = false;
10181   
10182   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10183   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10184     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10185   
10186   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10187   // the undef, change them to undefs.
10188   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10189     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10190     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10191     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10192       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10193         Mask[i] = 2*e;
10194         MadeChange = true;
10195       }
10196     }
10197     
10198     if (MadeChange) {
10199       // Remap any references to RHS to use LHS.
10200       std::vector<Constant*> Elts;
10201       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10202         if (Mask[i] == 2*e)
10203           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10204         else
10205           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10206       }
10207       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10208     }
10209   }
10210   
10211   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10212   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10213   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10214     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10215       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10216       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10217     }
10218     
10219     // Remap any references to RHS to use LHS.
10220     std::vector<Constant*> Elts;
10221     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10222       if (Mask[i] >= 2*e)
10223         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10224       else {
10225         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10226             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10227           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10228         else
10229           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10230         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10231       }
10232     }
10233     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10234     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10235     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10236     LHS = SVI.getOperand(0);
10237     RHS = SVI.getOperand(1);
10238     MadeChange = true;
10239   }
10240   
10241   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10242   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10243     
10244   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10245     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10246     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10247     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10248       
10249     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10250     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10251   }
10252
10253   // Eliminate identity shuffles.
10254   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10255   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10256   
10257   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10258   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10259   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10260   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10261   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10262   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10263   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10264   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10265   // (splat(splat)) -> splat.
10266   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10267     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10268       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10269
10270       std::vector<unsigned> NewMask;
10271       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10272         if (Mask[i] >= 2*e)
10273           NewMask.push_back(2*e);
10274         else
10275           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10276       
10277       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10278       // the replacement.
10279       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10280         std::vector<Constant*> Elts;
10281         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10282           if (NewMask[i] >= e*2) {
10283             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10284           } else {
10285             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10286           }
10287         }
10288         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10289                                      LHSSVI->getOperand(1),
10290                                      ConstantVector::get(Elts));
10291       }
10292     }
10293   }
10294
10295   return MadeChange ? &SVI : 0;
10296 }
10297
10298
10299
10300
10301 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10302 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10303 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10304 /// end of its block.
10305 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10306   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10307
10308   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10309   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10310
10311   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10312   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10313         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10314     return false;
10315
10316   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10317   // the end of block that could change the value.
10318   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10319     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10320          Scan != E; ++Scan)
10321       if (Scan->mayWriteToMemory())
10322         return false;
10323   }
10324
10325   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10326   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10327
10328   I->moveBefore(InsertPos);
10329   ++NumSunkInst;
10330   return true;
10331 }
10332
10333
10334 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10335 /// all reachable code to the worklist.
10336 ///
10337 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10338 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10339 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10340 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10341 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10342 ///
10343 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10344                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10345                                        InstCombiner &IC,
10346                                        const TargetData *TD) {
10347   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10348   Worklist.push_back(BB);
10349
10350   while (!Worklist.empty()) {
10351     BB = Worklist.back();
10352     Worklist.pop_back();
10353     
10354     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10355     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10356     
10357     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10358       Instruction *Inst = BBI++;
10359       
10360       // DCE instruction if trivially dead.
10361       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10362         ++NumDeadInst;
10363         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10364         Inst->eraseFromParent();
10365         continue;
10366       }
10367       
10368       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10369       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10370         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10371         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10372         ++NumConstProp;
10373         Inst->eraseFromParent();
10374         continue;
10375       }
10376      
10377       IC.AddToWorkList(Inst);
10378     }
10379
10380     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10381     // constant, only visit the reachable successor.
10382     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10383     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10384       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10385         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10386         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10387         continue;
10388       }
10389     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10390       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10391         // See if this is an explicit destination.
10392         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10393           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10394             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10395             continue;
10396           }
10397         
10398         // Otherwise it is the default destination.
10399         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10400         continue;
10401       }
10402     }
10403     
10404     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10405       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10406   }
10407 }
10408
10409 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10410   bool Changed = false;
10411   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10412   
10413   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10414              << F.getNameStr() << "\n");
10415
10416   {
10417     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10418     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10419     // track of which blocks we visit.
10420     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10421     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10422
10423     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10424     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10425     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10426     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10427       if (!Visited.count(BB)) {
10428         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10429         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10430           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10431
10432           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10433           ++NumDeadInst;
10434
10435           if (!I->use_empty())
10436             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10437           I->eraseFromParent();
10438         }
10439       }
10440   }
10441
10442   while (!Worklist.empty()) {
10443     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10444     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10445
10446     // Check to see if we can DCE the instruction.
10447     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10448       // Add operands to the worklist.
10449       if (I->getNumOperands() < 4)
10450         AddUsesToWorkList(*I);
10451       ++NumDeadInst;
10452
10453       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10454
10455       I->eraseFromParent();
10456       RemoveFromWorkList(I);
10457       continue;
10458     }
10459
10460     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10461     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10462       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10463
10464       // Add operands to the worklist.
10465       AddUsesToWorkList(*I);
10466       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10467
10468       ++NumConstProp;
10469       I->eraseFromParent();
10470       RemoveFromWorkList(I);
10471       continue;
10472     }
10473
10474     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10475     if (I->hasOneUse()) {
10476       BasicBlock *BB = I->getParent();
10477       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10478       if (UserParent != BB) {
10479         bool UserIsSuccessor = false;
10480         // See if the user is one of our successors.
10481         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10482           if (*SI == UserParent) {
10483             UserIsSuccessor = true;
10484             break;
10485           }
10486
10487         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10488         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10489         // otherwise), we can keep going.
10490         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10491             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10492           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10493           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10494       }
10495     }
10496
10497     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10498 #ifndef NDEBUG
10499     std::string OrigI;
10500 #endif
10501     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10502     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10503       ++NumCombined;
10504       // Should we replace the old instruction with a new one?
10505       if (Result != I) {
10506         DOUT << "IC: Old = " << *I
10507              << "    New = " << *Result;
10508
10509         // Everything uses the new instruction now.
10510         I->replaceAllUsesWith(Result);
10511
10512         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10513         AddToWorkList(Result);
10514         AddUsersToWorkList(*Result);
10515
10516         // Move the name to the new instruction first.
10517         Result->takeName(I);
10518
10519         // Insert the new instruction into the basic block...
10520         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10521         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10522
10523         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10524           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10525             ++InsertPos;
10526
10527         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10528
10529         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10530         // use counts.
10531         AddUsesToWorkList(*I);
10532
10533         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10534         // we do not process an instruction that has been deleted.
10535         RemoveFromWorkList(I);
10536
10537         // Erase the old instruction.
10538         InstParent->getInstList().erase(I);
10539       } else {
10540 #ifndef NDEBUG
10541         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10542              << "    New = " << *I;
10543 #endif
10544
10545         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10546         // if so, remove it.
10547         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10548           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10549           // use counts.
10550           AddUsesToWorkList(*I);
10551
10552           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10553           // occurrences of this instruction.
10554           RemoveFromWorkList(I);
10555           I->eraseFromParent();
10556         } else {
10557           AddToWorkList(I);
10558           AddUsersToWorkList(*I);
10559         }
10560       }
10561       Changed = true;
10562     }
10563   }
10564
10565   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10566     
10567   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10568   WorklistMap.clear();
10569   return Changed;
10570 }
10571
10572
10573 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10574   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10575   
10576   bool EverMadeChange = false;
10577
10578   // Iterate while there is work to do.
10579   unsigned Iteration = 0;
10580   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10581     EverMadeChange = true;
10582   return EverMadeChange;
10583 }
10584
10585 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10586   return new InstCombiner();
10587 }
10588