Fix some logic I broke that caused a regression on
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / SimplifyLibCalls.cpp
1 //===- SimplifyLibCalls.cpp - Optimize specific well-known library calls --===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Reid Spencer and is distributed under the
6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a module pass that applies a variety of small
11 // optimizations for calls to specific well-known function calls (e.g. runtime
12 // library functions). For example, a call to the function "exit(3)" that
13 // occurs within the main() function can be transformed into a simple "return 3"
14 // instruction. Any optimization that takes this form (replace call to library
15 // function with simpler code that provides the same result) belongs in this
16 // file.
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19
20 #define DEBUG_TYPE "simplify-libcalls"
21 #include "llvm/Constants.h"
22 #include "llvm/DerivedTypes.h"
23 #include "llvm/Instructions.h"
24 #include "llvm/Module.h"
25 #include "llvm/Pass.h"
26 #include "llvm/ADT/hash_map"
27 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Target/TargetData.h"
30 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
31 #include <iostream>
32 using namespace llvm;
33
34 namespace {
35
36 /// This statistic keeps track of the total number of library calls that have
37 /// been simplified regardless of which call it is.
38 Statistic<> SimplifiedLibCalls("simplify-libcalls",
39   "Number of library calls simplified");
40
41 // Forward declarations
42 class LibCallOptimization;
43 class SimplifyLibCalls;
44
45 /// This hash map is populated by the constructor for LibCallOptimization class.
46 /// Therefore all subclasses are registered here at static initialization time
47 /// and this list is what the SimplifyLibCalls pass uses to apply the individual
48 /// optimizations to the call sites.
49 /// @brief The list of optimizations deriving from LibCallOptimization
50 static hash_map<std::string,LibCallOptimization*> optlist;
51
52 /// This class is the abstract base class for the set of optimizations that
53 /// corresponds to one library call. The SimplifyLibCalls pass will call the
54 /// ValidateCalledFunction method to ask the optimization if a given Function
55 /// is the kind that the optimization can handle. If the subclass returns true,
56 /// then SImplifyLibCalls will also call the OptimizeCall method to perform,
57 /// or attempt to perform, the optimization(s) for the library call. Otherwise,
58 /// OptimizeCall won't be called. Subclasses are responsible for providing the
59 /// name of the library call (strlen, strcpy, etc.) to the LibCallOptimization
60 /// constructor. This is used to efficiently select which call instructions to
61 /// optimize. The criteria for a "lib call" is "anything with well known
62 /// semantics", typically a library function that is defined by an international
63 /// standard. Because the semantics are well known, the optimizations can
64 /// generally short-circuit actually calling the function if there's a simpler
65 /// way (e.g. strlen(X) can be reduced to a constant if X is a constant global).
66 /// @brief Base class for library call optimizations
67 class LibCallOptimization
68 {
69 public:
70   /// The \p fname argument must be the name of the library function being
71   /// optimized by the subclass.
72   /// @brief Constructor that registers the optimization.
73   LibCallOptimization(const char* fname, const char* description )
74     : func_name(fname)
75 #ifndef NDEBUG
76     , occurrences("simplify-libcalls",description)
77 #endif
78   {
79     // Register this call optimizer in the optlist (a hash_map)
80     optlist[fname] = this;
81   }
82
83   /// @brief Deregister from the optlist
84   virtual ~LibCallOptimization() { optlist.erase(func_name); }
85
86   /// The implementation of this function in subclasses should determine if
87   /// \p F is suitable for the optimization. This method is called by
88   /// SimplifyLibCalls::runOnModule to short circuit visiting all the call
89   /// sites of such a function if that function is not suitable in the first
90   /// place.  If the called function is suitabe, this method should return true;
91   /// false, otherwise. This function should also perform any lazy
92   /// initialization that the LibCallOptimization needs to do, if its to return
93   /// true. This avoids doing initialization until the optimizer is actually
94   /// going to be called upon to do some optimization.
95   /// @brief Determine if the function is suitable for optimization
96   virtual bool ValidateCalledFunction(
97     const Function* F,    ///< The function that is the target of call sites
98     SimplifyLibCalls& SLC ///< The pass object invoking us
99   ) = 0;
100
101   /// The implementations of this function in subclasses is the heart of the
102   /// SimplifyLibCalls algorithm. Sublcasses of this class implement
103   /// OptimizeCall to determine if (a) the conditions are right for optimizing
104   /// the call and (b) to perform the optimization. If an action is taken
105   /// against ci, the subclass is responsible for returning true and ensuring
106   /// that ci is erased from its parent.
107   /// @brief Optimize a call, if possible.
108   virtual bool OptimizeCall(
109     CallInst* ci,          ///< The call instruction that should be optimized.
110     SimplifyLibCalls& SLC  ///< The pass object invoking us
111   ) = 0;
112
113   /// @brief Get the name of the library call being optimized
114   const char * getFunctionName() const { return func_name; }
115
116 #ifndef NDEBUG
117   /// @brief Called by SimplifyLibCalls to update the occurrences statistic.
118   void succeeded() { DEBUG(++occurrences); }
119 #endif
120
121 private:
122   const char* func_name; ///< Name of the library call we optimize
123 #ifndef NDEBUG
124   Statistic<> occurrences; ///< debug statistic (-debug-only=simplify-libcalls)
125 #endif
126 };
127
128 /// This class is an LLVM Pass that applies each of the LibCallOptimization
129 /// instances to all the call sites in a module, relatively efficiently. The
130 /// purpose of this pass is to provide optimizations for calls to well-known
131 /// functions with well-known semantics, such as those in the c library. The
132 /// class provides the basic infrastructure for handling runOnModule.  Whenever
133 /// this pass finds a function call, it asks the appropriate optimizer to
134 /// validate the call (ValidateLibraryCall). If it is validated, then
135 /// the OptimizeCall method is also called.
136 /// @brief A ModulePass for optimizing well-known function calls.
137 class SimplifyLibCalls : public ModulePass
138 {
139 public:
140   /// We need some target data for accurate signature details that are
141   /// target dependent. So we require target data in our AnalysisUsage.
142   /// @brief Require TargetData from AnalysisUsage.
143   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage& Info) const
144   {
145     // Ask that the TargetData analysis be performed before us so we can use
146     // the target data.
147     Info.addRequired<TargetData>();
148   }
149
150   /// For this pass, process all of the function calls in the module, calling
151   /// ValidateLibraryCall and OptimizeCall as appropriate.
152   /// @brief Run all the lib call optimizations on a Module.
153   virtual bool runOnModule(Module &M)
154   {
155     reset(M);
156
157     bool result = false;
158
159     // The call optimizations can be recursive. That is, the optimization might
160     // generate a call to another function which can also be optimized. This way
161     // we make the LibCallOptimization instances very specific to the case they
162     // handle. It also means we need to keep running over the function calls in
163     // the module until we don't get any more optimizations possible.
164     bool found_optimization = false;
165     do
166     {
167       found_optimization = false;
168       for (Module::iterator FI = M.begin(), FE = M.end(); FI != FE; ++FI)
169       {
170         // All the "well-known" functions are external and have external linkage
171         // because they live in a runtime library somewhere and were (probably)
172         // not compiled by LLVM.  So, we only act on external functions that
173         // have external linkage and non-empty uses.
174         if (!FI->isExternal() || !FI->hasExternalLinkage() || FI->use_empty())
175           continue;
176
177         // Get the optimization class that pertains to this function
178         LibCallOptimization* CO = optlist[FI->getName().c_str()];
179         if (!CO)
180           continue;
181
182         // Make sure the called function is suitable for the optimization
183         if (!CO->ValidateCalledFunction(FI,*this))
184           continue;
185
186         // Loop over each of the uses of the function
187         for (Value::use_iterator UI = FI->use_begin(), UE = FI->use_end();
188              UI != UE ; )
189         {
190           // If the use of the function is a call instruction
191           if (CallInst* CI = dyn_cast<CallInst>(*UI++))
192           {
193             // Do the optimization on the LibCallOptimization.
194             if (CO->OptimizeCall(CI,*this))
195             {
196               ++SimplifiedLibCalls;
197               found_optimization = result = true;
198 #ifndef NDEBUG
199               CO->succeeded();
200 #endif
201             }
202           }
203         }
204       }
205     } while (found_optimization);
206     return result;
207   }
208
209   /// @brief Return the *current* module we're working on.
210   Module* getModule() const { return M; }
211
212   /// @brief Return the *current* target data for the module we're working on.
213   TargetData* getTargetData() const { return TD; }
214
215   /// @brief Return the size_t type -- syntactic shortcut
216   const Type* getIntPtrType() const { return TD->getIntPtrType(); }
217
218   /// @brief Return a Function* for the fputc libcall
219   Function* get_fputc(const Type* FILEptr_type)
220   {
221     if (!fputc_func)
222     {
223       std::vector<const Type*> args;
224       args.push_back(Type::IntTy);
225       args.push_back(FILEptr_type);
226       FunctionType* fputc_type =
227         FunctionType::get(Type::IntTy, args, false);
228       fputc_func = M->getOrInsertFunction("fputc",fputc_type);
229     }
230     return fputc_func;
231   }
232
233   /// @brief Return a Function* for the fwrite libcall
234   Function* get_fwrite(const Type* FILEptr_type)
235   {
236     if (!fwrite_func)
237     {
238       std::vector<const Type*> args;
239       args.push_back(PointerType::get(Type::SByteTy));
240       args.push_back(TD->getIntPtrType());
241       args.push_back(TD->getIntPtrType());
242       args.push_back(FILEptr_type);
243       FunctionType* fwrite_type =
244         FunctionType::get(TD->getIntPtrType(), args, false);
245       fwrite_func = M->getOrInsertFunction("fwrite",fwrite_type);
246     }
247     return fwrite_func;
248   }
249
250   /// @brief Return a Function* for the sqrt libcall
251   Function* get_sqrt()
252   {
253     if (!sqrt_func)
254     {
255       std::vector<const Type*> args;
256       args.push_back(Type::DoubleTy);
257       FunctionType* sqrt_type =
258         FunctionType::get(Type::DoubleTy, args, false);
259       sqrt_func = M->getOrInsertFunction("sqrt",sqrt_type);
260     }
261     return sqrt_func;
262   }
263
264   /// @brief Return a Function* for the strlen libcall
265   Function* get_strcpy()
266   {
267     if (!strcpy_func)
268     {
269       std::vector<const Type*> args;
270       args.push_back(PointerType::get(Type::SByteTy));
271       args.push_back(PointerType::get(Type::SByteTy));
272       FunctionType* strcpy_type =
273         FunctionType::get(PointerType::get(Type::SByteTy), args, false);
274       strcpy_func = M->getOrInsertFunction("strcpy",strcpy_type);
275     }
276     return strcpy_func;
277   }
278
279   /// @brief Return a Function* for the strlen libcall
280   Function* get_strlen()
281   {
282     if (!strlen_func)
283     {
284       std::vector<const Type*> args;
285       args.push_back(PointerType::get(Type::SByteTy));
286       FunctionType* strlen_type =
287         FunctionType::get(TD->getIntPtrType(), args, false);
288       strlen_func = M->getOrInsertFunction("strlen",strlen_type);
289     }
290     return strlen_func;
291   }
292
293   /// @brief Return a Function* for the memchr libcall
294   Function* get_memchr()
295   {
296     if (!memchr_func)
297     {
298       std::vector<const Type*> args;
299       args.push_back(PointerType::get(Type::SByteTy));
300       args.push_back(Type::IntTy);
301       args.push_back(TD->getIntPtrType());
302       FunctionType* memchr_type = FunctionType::get(
303           PointerType::get(Type::SByteTy), args, false);
304       memchr_func = M->getOrInsertFunction("memchr",memchr_type);
305     }
306     return memchr_func;
307   }
308
309   /// @brief Return a Function* for the memcpy libcall
310   Function* get_memcpy() {
311     if (!memcpy_func) {
312       const Type *SBP = PointerType::get(Type::SByteTy);
313       memcpy_func = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy", Type::VoidTy,SBP, SBP,
314                                            Type::UIntTy, Type::UIntTy, 0);
315     }
316     return memcpy_func;
317   }
318
319   Function* get_floorf() {
320     if (!floorf_func)
321       floorf_func = M->getOrInsertFunction("floorf", Type::FloatTy,
322                                            Type::FloatTy, 0);
323     return floorf_func;
324   }
325   
326 private:
327   /// @brief Reset our cached data for a new Module
328   void reset(Module& mod)
329   {
330     M = &mod;
331     TD = &getAnalysis<TargetData>();
332     fputc_func = 0;
333     fwrite_func = 0;
334     memcpy_func = 0;
335     memchr_func = 0;
336     sqrt_func   = 0;
337     strcpy_func = 0;
338     strlen_func = 0;
339     floorf_func = 0;
340   }
341
342 private:
343   Function* fputc_func;  ///< Cached fputc function
344   Function* fwrite_func; ///< Cached fwrite function
345   Function* memcpy_func; ///< Cached llvm.memcpy function
346   Function* memchr_func; ///< Cached memchr function
347   Function* sqrt_func;   ///< Cached sqrt function
348   Function* strcpy_func; ///< Cached strcpy function
349   Function* strlen_func; ///< Cached strlen function
350   Function* floorf_func; ///< Cached floorf function
351   Module* M;             ///< Cached Module
352   TargetData* TD;        ///< Cached TargetData
353 };
354
355 // Register the pass
356 RegisterOpt<SimplifyLibCalls>
357 X("simplify-libcalls","Simplify well-known library calls");
358
359 } // anonymous namespace
360
361 // The only public symbol in this file which just instantiates the pass object
362 ModulePass *llvm::createSimplifyLibCallsPass()
363 {
364   return new SimplifyLibCalls();
365 }
366
367 // Classes below here, in the anonymous namespace, are all subclasses of the
368 // LibCallOptimization class, each implementing all optimizations possible for a
369 // single well-known library call. Each has a static singleton instance that
370 // auto registers it into the "optlist" global above.
371 namespace {
372
373 // Forward declare utility functions.
374 bool getConstantStringLength(Value* V, uint64_t& len, ConstantArray** A = 0 );
375 Value *CastToCStr(Value *V, Instruction &IP);
376
377 /// This LibCallOptimization will find instances of a call to "exit" that occurs
378 /// within the "main" function and change it to a simple "ret" instruction with
379 /// the same value passed to the exit function. When this is done, it splits the
380 /// basic block at the exit(3) call and deletes the call instruction.
381 /// @brief Replace calls to exit in main with a simple return
382 struct ExitInMainOptimization : public LibCallOptimization
383 {
384   ExitInMainOptimization() : LibCallOptimization("exit",
385       "Number of 'exit' calls simplified") {}
386   virtual ~ExitInMainOptimization() {}
387
388   // Make sure the called function looks like exit (int argument, int return
389   // type, external linkage, not varargs).
390   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
391   {
392     if (f->arg_size() >= 1)
393       if (f->arg_begin()->getType()->isInteger())
394         return true;
395     return false;
396   }
397
398   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
399   {
400     // To be careful, we check that the call to exit is coming from "main", that
401     // main has external linkage, and the return type of main and the argument
402     // to exit have the same type.
403     Function *from = ci->getParent()->getParent();
404     if (from->hasExternalLinkage())
405       if (from->getReturnType() == ci->getOperand(1)->getType())
406         if (from->getName() == "main")
407         {
408           // Okay, time to actually do the optimization. First, get the basic
409           // block of the call instruction
410           BasicBlock* bb = ci->getParent();
411
412           // Create a return instruction that we'll replace the call with.
413           // Note that the argument of the return is the argument of the call
414           // instruction.
415           ReturnInst* ri = new ReturnInst(ci->getOperand(1), ci);
416
417           // Split the block at the call instruction which places it in a new
418           // basic block.
419           bb->splitBasicBlock(ci);
420
421           // The block split caused a branch instruction to be inserted into
422           // the end of the original block, right after the return instruction
423           // that we put there. That's not a valid block, so delete the branch
424           // instruction.
425           bb->getInstList().pop_back();
426
427           // Now we can finally get rid of the call instruction which now lives
428           // in the new basic block.
429           ci->eraseFromParent();
430
431           // Optimization succeeded, return true.
432           return true;
433         }
434     // We didn't pass the criteria for this optimization so return false
435     return false;
436   }
437 } ExitInMainOptimizer;
438
439 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the strcat library
440 /// function. The simplification is possible only if the string being
441 /// concatenated is a constant array or a constant expression that results in
442 /// a constant string. In this case we can replace it with strlen + llvm.memcpy
443 /// of the constant string. Both of these calls are further reduced, if possible
444 /// on subsequent passes.
445 /// @brief Simplify the strcat library function.
446 struct StrCatOptimization : public LibCallOptimization
447 {
448 public:
449   /// @brief Default constructor
450   StrCatOptimization() : LibCallOptimization("strcat",
451       "Number of 'strcat' calls simplified") {}
452
453 public:
454   /// @breif  Destructor
455   virtual ~StrCatOptimization() {}
456
457   /// @brief Make sure that the "strcat" function has the right prototype
458   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
459   {
460     if (f->getReturnType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
461       if (f->arg_size() == 2)
462       {
463         Function::const_arg_iterator AI = f->arg_begin();
464         if (AI++->getType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
465           if (AI->getType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
466           {
467             // Indicate this is a suitable call type.
468             return true;
469           }
470       }
471     return false;
472   }
473
474   /// @brief Optimize the strcat library function
475   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
476   {
477     // Extract some information from the instruction
478     Module* M = ci->getParent()->getParent()->getParent();
479     Value* dest = ci->getOperand(1);
480     Value* src  = ci->getOperand(2);
481
482     // Extract the initializer (while making numerous checks) from the
483     // source operand of the call to strcat. If we get null back, one of
484     // a variety of checks in get_GVInitializer failed
485     uint64_t len = 0;
486     if (!getConstantStringLength(src,len))
487       return false;
488
489     // Handle the simple, do-nothing case
490     if (len == 0)
491     {
492       ci->replaceAllUsesWith(dest);
493       ci->eraseFromParent();
494       return true;
495     }
496
497     // Increment the length because we actually want to memcpy the null
498     // terminator as well.
499     len++;
500
501     // We need to find the end of the destination string.  That's where the
502     // memory is to be moved to. We just generate a call to strlen (further
503     // optimized in another pass).  Note that the SLC.get_strlen() call
504     // caches the Function* for us.
505     CallInst* strlen_inst =
506       new CallInst(SLC.get_strlen(), dest, dest->getName()+".len",ci);
507
508     // Now that we have the destination's length, we must index into the
509     // destination's pointer to get the actual memcpy destination (end of
510     // the string .. we're concatenating).
511     std::vector<Value*> idx;
512     idx.push_back(strlen_inst);
513     GetElementPtrInst* gep =
514       new GetElementPtrInst(dest,idx,dest->getName()+".indexed",ci);
515
516     // We have enough information to now generate the memcpy call to
517     // do the concatenation for us.
518     std::vector<Value*> vals;
519     vals.push_back(gep); // destination
520     vals.push_back(ci->getOperand(2)); // source
521     vals.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,len)); // length
522     vals.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,1)); // alignment
523     new CallInst(SLC.get_memcpy(), vals, "", ci);
524
525     // Finally, substitute the first operand of the strcat call for the
526     // strcat call itself since strcat returns its first operand; and,
527     // kill the strcat CallInst.
528     ci->replaceAllUsesWith(dest);
529     ci->eraseFromParent();
530     return true;
531   }
532 } StrCatOptimizer;
533
534 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the strchr library
535 /// function.  It optimizes out cases where the arguments are both constant
536 /// and the result can be determined statically.
537 /// @brief Simplify the strcmp library function.
538 struct StrChrOptimization : public LibCallOptimization
539 {
540 public:
541   StrChrOptimization() : LibCallOptimization("strchr",
542       "Number of 'strchr' calls simplified") {}
543   virtual ~StrChrOptimization() {}
544
545   /// @brief Make sure that the "strchr" function has the right prototype
546   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
547   {
548     if (f->getReturnType() == PointerType::get(Type::SByteTy) &&
549         f->arg_size() == 2)
550       return true;
551     return false;
552   }
553
554   /// @brief Perform the strchr optimizations
555   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
556   {
557     // If there aren't three operands, bail
558     if (ci->getNumOperands() != 3)
559       return false;
560
561     // Check that the first argument to strchr is a constant array of sbyte.
562     // If it is, get the length and data, otherwise return false.
563     uint64_t len = 0;
564     ConstantArray* CA;
565     if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(1),len,&CA))
566       return false;
567
568     // Check that the second argument to strchr is a constant int, return false
569     // if it isn't
570     ConstantSInt* CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(ci->getOperand(2));
571     if (!CSI)
572     {
573       // Just lower this to memchr since we know the length of the string as
574       // it is constant.
575       Function* f = SLC.get_memchr();
576       std::vector<Value*> args;
577       args.push_back(ci->getOperand(1));
578       args.push_back(ci->getOperand(2));
579       args.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),len));
580       ci->replaceAllUsesWith( new CallInst(f,args,ci->getName(),ci));
581       ci->eraseFromParent();
582       return true;
583     }
584
585     // Get the character we're looking for
586     int64_t chr = CSI->getValue();
587
588     // Compute the offset
589     uint64_t offset = 0;
590     bool char_found = false;
591     for (uint64_t i = 0; i < len; ++i)
592     {
593       if (ConstantSInt* CI = dyn_cast<ConstantSInt>(CA->getOperand(i)))
594       {
595         // Check for the null terminator
596         if (CI->isNullValue())
597           break; // we found end of string
598         else if (CI->getValue() == chr)
599         {
600           char_found = true;
601           offset = i;
602           break;
603         }
604       }
605     }
606
607     // strchr(s,c)  -> offset_of_in(c,s)
608     //    (if c is a constant integer and s is a constant string)
609     if (char_found)
610     {
611       std::vector<Value*> indices;
612       indices.push_back(ConstantUInt::get(Type::ULongTy,offset));
613       GetElementPtrInst* GEP = new GetElementPtrInst(ci->getOperand(1),indices,
614           ci->getOperand(1)->getName()+".strchr",ci);
615       ci->replaceAllUsesWith(GEP);
616     }
617     else
618       ci->replaceAllUsesWith(
619           ConstantPointerNull::get(PointerType::get(Type::SByteTy)));
620
621     ci->eraseFromParent();
622     return true;
623   }
624 } StrChrOptimizer;
625
626 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the strcmp library
627 /// function.  It optimizes out cases where one or both arguments are constant
628 /// and the result can be determined statically.
629 /// @brief Simplify the strcmp library function.
630 struct StrCmpOptimization : public LibCallOptimization
631 {
632 public:
633   StrCmpOptimization() : LibCallOptimization("strcmp",
634       "Number of 'strcmp' calls simplified") {}
635   virtual ~StrCmpOptimization() {}
636
637   /// @brief Make sure that the "strcmp" function has the right prototype
638   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
639   {
640     if (f->getReturnType() == Type::IntTy && f->arg_size() == 2)
641       return true;
642     return false;
643   }
644
645   /// @brief Perform the strcmp optimization
646   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
647   {
648     // First, check to see if src and destination are the same. If they are,
649     // then the optimization is to replace the CallInst with a constant 0
650     // because the call is a no-op.
651     Value* s1 = ci->getOperand(1);
652     Value* s2 = ci->getOperand(2);
653     if (s1 == s2)
654     {
655       // strcmp(x,x)  -> 0
656       ci->replaceAllUsesWith(ConstantInt::get(Type::IntTy,0));
657       ci->eraseFromParent();
658       return true;
659     }
660
661     bool isstr_1 = false;
662     uint64_t len_1 = 0;
663     ConstantArray* A1;
664     if (getConstantStringLength(s1,len_1,&A1))
665     {
666       isstr_1 = true;
667       if (len_1 == 0)
668       {
669         // strcmp("",x) -> *x
670         LoadInst* load =
671           new LoadInst(CastToCStr(s2,*ci), ci->getName()+".load",ci);
672         CastInst* cast =
673           new CastInst(load,Type::IntTy,ci->getName()+".int",ci);
674         ci->replaceAllUsesWith(cast);
675         ci->eraseFromParent();
676         return true;
677       }
678     }
679
680     bool isstr_2 = false;
681     uint64_t len_2 = 0;
682     ConstantArray* A2;
683     if (getConstantStringLength(s2,len_2,&A2))
684     {
685       isstr_2 = true;
686       if (len_2 == 0)
687       {
688         // strcmp(x,"") -> *x
689         LoadInst* load =
690           new LoadInst(CastToCStr(s1,*ci),ci->getName()+".val",ci);
691         CastInst* cast =
692           new CastInst(load,Type::IntTy,ci->getName()+".int",ci);
693         ci->replaceAllUsesWith(cast);
694         ci->eraseFromParent();
695         return true;
696       }
697     }
698
699     if (isstr_1 && isstr_2)
700     {
701       // strcmp(x,y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
702       std::string str1 = A1->getAsString();
703       std::string str2 = A2->getAsString();
704       int result = strcmp(str1.c_str(), str2.c_str());
705       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,result));
706       ci->eraseFromParent();
707       return true;
708     }
709     return false;
710   }
711 } StrCmpOptimizer;
712
713 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the strncmp library
714 /// function.  It optimizes out cases where one or both arguments are constant
715 /// and the result can be determined statically.
716 /// @brief Simplify the strncmp library function.
717 struct StrNCmpOptimization : public LibCallOptimization
718 {
719 public:
720   StrNCmpOptimization() : LibCallOptimization("strncmp",
721       "Number of 'strncmp' calls simplified") {}
722   virtual ~StrNCmpOptimization() {}
723
724   /// @brief Make sure that the "strncmp" function has the right prototype
725   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
726   {
727     if (f->getReturnType() == Type::IntTy && f->arg_size() == 3)
728       return true;
729     return false;
730   }
731
732   /// @brief Perform the strncpy optimization
733   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
734   {
735     // First, check to see if src and destination are the same. If they are,
736     // then the optimization is to replace the CallInst with a constant 0
737     // because the call is a no-op.
738     Value* s1 = ci->getOperand(1);
739     Value* s2 = ci->getOperand(2);
740     if (s1 == s2)
741     {
742       // strncmp(x,x,l)  -> 0
743       ci->replaceAllUsesWith(ConstantInt::get(Type::IntTy,0));
744       ci->eraseFromParent();
745       return true;
746     }
747
748     // Check the length argument, if it is Constant zero then the strings are
749     // considered equal.
750     uint64_t len_arg = 0;
751     bool len_arg_is_const = false;
752     if (ConstantInt* len_CI = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(3)))
753     {
754       len_arg_is_const = true;
755       len_arg = len_CI->getRawValue();
756       if (len_arg == 0)
757       {
758         // strncmp(x,y,0)   -> 0
759         ci->replaceAllUsesWith(ConstantInt::get(Type::IntTy,0));
760         ci->eraseFromParent();
761         return true;
762       }
763     }
764
765     bool isstr_1 = false;
766     uint64_t len_1 = 0;
767     ConstantArray* A1;
768     if (getConstantStringLength(s1,len_1,&A1))
769     {
770       isstr_1 = true;
771       if (len_1 == 0)
772       {
773         // strncmp("",x) -> *x
774         LoadInst* load = new LoadInst(s1,ci->getName()+".load",ci);
775         CastInst* cast =
776           new CastInst(load,Type::IntTy,ci->getName()+".int",ci);
777         ci->replaceAllUsesWith(cast);
778         ci->eraseFromParent();
779         return true;
780       }
781     }
782
783     bool isstr_2 = false;
784     uint64_t len_2 = 0;
785     ConstantArray* A2;
786     if (getConstantStringLength(s2,len_2,&A2))
787     {
788       isstr_2 = true;
789       if (len_2 == 0)
790       {
791         // strncmp(x,"") -> *x
792         LoadInst* load = new LoadInst(s2,ci->getName()+".val",ci);
793         CastInst* cast =
794           new CastInst(load,Type::IntTy,ci->getName()+".int",ci);
795         ci->replaceAllUsesWith(cast);
796         ci->eraseFromParent();
797         return true;
798       }
799     }
800
801     if (isstr_1 && isstr_2 && len_arg_is_const)
802     {
803       // strncmp(x,y,const) -> constant
804       std::string str1 = A1->getAsString();
805       std::string str2 = A2->getAsString();
806       int result = strncmp(str1.c_str(), str2.c_str(), len_arg);
807       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,result));
808       ci->eraseFromParent();
809       return true;
810     }
811     return false;
812   }
813 } StrNCmpOptimizer;
814
815 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the strcpy library
816 /// function.  Two optimizations are possible:
817 /// (1) If src and dest are the same and not volatile, just return dest
818 /// (2) If the src is a constant then we can convert to llvm.memmove
819 /// @brief Simplify the strcpy library function.
820 struct StrCpyOptimization : public LibCallOptimization
821 {
822 public:
823   StrCpyOptimization() : LibCallOptimization("strcpy",
824       "Number of 'strcpy' calls simplified") {}
825   virtual ~StrCpyOptimization() {}
826
827   /// @brief Make sure that the "strcpy" function has the right prototype
828   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
829   {
830     if (f->getReturnType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
831       if (f->arg_size() == 2)
832       {
833         Function::const_arg_iterator AI = f->arg_begin();
834         if (AI++->getType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
835           if (AI->getType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
836           {
837             // Indicate this is a suitable call type.
838             return true;
839           }
840       }
841     return false;
842   }
843
844   /// @brief Perform the strcpy optimization
845   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
846   {
847     // First, check to see if src and destination are the same. If they are,
848     // then the optimization is to replace the CallInst with the destination
849     // because the call is a no-op. Note that this corresponds to the
850     // degenerate strcpy(X,X) case which should have "undefined" results
851     // according to the C specification. However, it occurs sometimes and
852     // we optimize it as a no-op.
853     Value* dest = ci->getOperand(1);
854     Value* src = ci->getOperand(2);
855     if (dest == src)
856     {
857       ci->replaceAllUsesWith(dest);
858       ci->eraseFromParent();
859       return true;
860     }
861
862     // Get the length of the constant string referenced by the second operand,
863     // the "src" parameter. Fail the optimization if we can't get the length
864     // (note that getConstantStringLength does lots of checks to make sure this
865     // is valid).
866     uint64_t len = 0;
867     if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(2),len))
868       return false;
869
870     // If the constant string's length is zero we can optimize this by just
871     // doing a store of 0 at the first byte of the destination
872     if (len == 0)
873     {
874       new StoreInst(ConstantInt::get(Type::SByteTy,0),ci->getOperand(1),ci);
875       ci->replaceAllUsesWith(dest);
876       ci->eraseFromParent();
877       return true;
878     }
879
880     // Increment the length because we actually want to memcpy the null
881     // terminator as well.
882     len++;
883
884     // Extract some information from the instruction
885     Module* M = ci->getParent()->getParent()->getParent();
886
887     // We have enough information to now generate the memcpy call to
888     // do the concatenation for us.
889     std::vector<Value*> vals;
890     vals.push_back(dest); // destination
891     vals.push_back(src); // source
892     vals.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,len)); // length
893     vals.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,1)); // alignment
894     new CallInst(SLC.get_memcpy(), vals, "", ci);
895
896     // Finally, substitute the first operand of the strcat call for the
897     // strcat call itself since strcat returns its first operand; and,
898     // kill the strcat CallInst.
899     ci->replaceAllUsesWith(dest);
900     ci->eraseFromParent();
901     return true;
902   }
903 } StrCpyOptimizer;
904
905 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the strlen library
906 /// function by replacing it with a constant value if the string provided to
907 /// it is a constant array.
908 /// @brief Simplify the strlen library function.
909 struct StrLenOptimization : public LibCallOptimization
910 {
911   StrLenOptimization() : LibCallOptimization("strlen",
912       "Number of 'strlen' calls simplified") {}
913   virtual ~StrLenOptimization() {}
914
915   /// @brief Make sure that the "strlen" function has the right prototype
916   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
917   {
918     if (f->getReturnType() == SLC.getTargetData()->getIntPtrType())
919       if (f->arg_size() == 1)
920         if (Function::const_arg_iterator AI = f->arg_begin())
921           if (AI->getType() == PointerType::get(Type::SByteTy))
922             return true;
923     return false;
924   }
925
926   /// @brief Perform the strlen optimization
927   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
928   {
929     // Make sure we're dealing with an sbyte* here.
930     Value* str = ci->getOperand(1);
931     if (str->getType() != PointerType::get(Type::SByteTy))
932       return false;
933
934     // Does the call to strlen have exactly one use?
935     if (ci->hasOneUse())
936       // Is that single use a binary operator?
937       if (BinaryOperator* bop = dyn_cast<BinaryOperator>(ci->use_back()))
938         // Is it compared against a constant integer?
939         if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(bop->getOperand(1)))
940         {
941           // Get the value the strlen result is compared to
942           uint64_t val = CI->getRawValue();
943
944           // If its compared against length 0 with == or !=
945           if (val == 0 &&
946               (bop->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
947                bop->getOpcode() == Instruction::SetNE))
948           {
949             // strlen(x) != 0 -> *x != 0
950             // strlen(x) == 0 -> *x == 0
951             LoadInst* load = new LoadInst(str,str->getName()+".first",ci);
952             BinaryOperator* rbop = BinaryOperator::create(bop->getOpcode(),
953               load, ConstantSInt::get(Type::SByteTy,0),
954               bop->getName()+".strlen", ci);
955             bop->replaceAllUsesWith(rbop);
956             bop->eraseFromParent();
957             ci->eraseFromParent();
958             return true;
959           }
960         }
961
962     // Get the length of the constant string operand
963     uint64_t len = 0;
964     if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(1),len))
965       return false;
966
967     // strlen("xyz") -> 3 (for example)
968     const Type *Ty = SLC.getTargetData()->getIntPtrType();
969     if (Ty->isSigned())
970       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Ty, len));
971     else
972       ci->replaceAllUsesWith(ConstantUInt::get(Ty, len));
973      
974     ci->eraseFromParent();
975     return true;
976   }
977 } StrLenOptimizer;
978
979 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the memcpy library
980 /// function by expanding it out to a single store of size 0, 1, 2, 4, or 8
981 /// bytes depending on the length of the string and the alignment. Additional
982 /// optimizations are possible in code generation (sequence of immediate store)
983 /// @brief Simplify the memcpy library function.
984 struct LLVMMemCpyOptimization : public LibCallOptimization
985 {
986   /// @brief Default Constructor
987   LLVMMemCpyOptimization() : LibCallOptimization("llvm.memcpy",
988       "Number of 'llvm.memcpy' calls simplified") {}
989
990 protected:
991   /// @brief Subclass Constructor
992   LLVMMemCpyOptimization(const char* fname, const char* desc)
993     : LibCallOptimization(fname, desc) {}
994 public:
995   /// @brief Destructor
996   virtual ~LLVMMemCpyOptimization() {}
997
998   /// @brief Make sure that the "memcpy" function has the right prototype
999   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& TD)
1000   {
1001     // Just make sure this has 4 arguments per LLVM spec.
1002     return (f->arg_size() == 4);
1003   }
1004
1005   /// Because of alignment and instruction information that we don't have, we
1006   /// leave the bulk of this to the code generators. The optimization here just
1007   /// deals with a few degenerate cases where the length of the string and the
1008   /// alignment match the sizes of our intrinsic types so we can do a load and
1009   /// store instead of the memcpy call.
1010   /// @brief Perform the memcpy optimization.
1011   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& TD)
1012   {
1013     // Make sure we have constant int values to work with
1014     ConstantInt* LEN = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(3));
1015     if (!LEN)
1016       return false;
1017     ConstantInt* ALIGN = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(4));
1018     if (!ALIGN)
1019       return false;
1020
1021     // If the length is larger than the alignment, we can't optimize
1022     uint64_t len = LEN->getRawValue();
1023     uint64_t alignment = ALIGN->getRawValue();
1024     if (alignment == 0)
1025       alignment = 1; // Alignment 0 is identity for alignment 1
1026     if (len > alignment)
1027       return false;
1028
1029     // Get the type we will cast to, based on size of the string
1030     Value* dest = ci->getOperand(1);
1031     Value* src = ci->getOperand(2);
1032     Type* castType = 0;
1033     switch (len)
1034     {
1035       case 0:
1036         // memcpy(d,s,0,a) -> noop
1037         ci->eraseFromParent();
1038         return true;
1039       case 1: castType = Type::SByteTy; break;
1040       case 2: castType = Type::ShortTy; break;
1041       case 4: castType = Type::IntTy; break;
1042       case 8: castType = Type::LongTy; break;
1043       default:
1044         return false;
1045     }
1046
1047     // Cast source and dest to the right sized primitive and then load/store
1048     CastInst* SrcCast =
1049       new CastInst(src,PointerType::get(castType),src->getName()+".cast",ci);
1050     CastInst* DestCast =
1051       new CastInst(dest,PointerType::get(castType),dest->getName()+".cast",ci);
1052     LoadInst* LI = new LoadInst(SrcCast,SrcCast->getName()+".val",ci);
1053     StoreInst* SI = new StoreInst(LI, DestCast, ci);
1054     ci->eraseFromParent();
1055     return true;
1056   }
1057 } LLVMMemCpyOptimizer;
1058
1059 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the memmove library
1060 /// function. It is identical to MemCopyOptimization except for the name of
1061 /// the intrinsic.
1062 /// @brief Simplify the memmove library function.
1063 struct LLVMMemMoveOptimization : public LLVMMemCpyOptimization
1064 {
1065   /// @brief Default Constructor
1066   LLVMMemMoveOptimization() : LLVMMemCpyOptimization("llvm.memmove",
1067       "Number of 'llvm.memmove' calls simplified") {}
1068
1069 } LLVMMemMoveOptimizer;
1070
1071 /// This LibCallOptimization will simplify a call to the memset library
1072 /// function by expanding it out to a single store of size 0, 1, 2, 4, or 8
1073 /// bytes depending on the length argument.
1074 struct LLVMMemSetOptimization : public LibCallOptimization
1075 {
1076   /// @brief Default Constructor
1077   LLVMMemSetOptimization() : LibCallOptimization("llvm.memset",
1078       "Number of 'llvm.memset' calls simplified") {}
1079
1080 public:
1081   /// @brief Destructor
1082   virtual ~LLVMMemSetOptimization() {}
1083
1084   /// @brief Make sure that the "memset" function has the right prototype
1085   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& TD)
1086   {
1087     // Just make sure this has 3 arguments per LLVM spec.
1088     return (f->arg_size() == 4);
1089   }
1090
1091   /// Because of alignment and instruction information that we don't have, we
1092   /// leave the bulk of this to the code generators. The optimization here just
1093   /// deals with a few degenerate cases where the length parameter is constant
1094   /// and the alignment matches the sizes of our intrinsic types so we can do
1095   /// store instead of the memcpy call. Other calls are transformed into the
1096   /// llvm.memset intrinsic.
1097   /// @brief Perform the memset optimization.
1098   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& TD)
1099   {
1100     // Make sure we have constant int values to work with
1101     ConstantInt* LEN = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(3));
1102     if (!LEN)
1103       return false;
1104     ConstantInt* ALIGN = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(4));
1105     if (!ALIGN)
1106       return false;
1107
1108     // Extract the length and alignment
1109     uint64_t len = LEN->getRawValue();
1110     uint64_t alignment = ALIGN->getRawValue();
1111
1112     // Alignment 0 is identity for alignment 1
1113     if (alignment == 0)
1114       alignment = 1;
1115
1116     // If the length is zero, this is a no-op
1117     if (len == 0)
1118     {
1119       // memset(d,c,0,a) -> noop
1120       ci->eraseFromParent();
1121       return true;
1122     }
1123
1124     // If the length is larger than the alignment, we can't optimize
1125     if (len > alignment)
1126       return false;
1127
1128     // Make sure we have a constant ubyte to work with so we can extract
1129     // the value to be filled.
1130     ConstantUInt* FILL = dyn_cast<ConstantUInt>(ci->getOperand(2));
1131     if (!FILL)
1132       return false;
1133     if (FILL->getType() != Type::UByteTy)
1134       return false;
1135
1136     // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
1137
1138     // Extract the fill character
1139     uint64_t fill_char = FILL->getValue();
1140     uint64_t fill_value = fill_char;
1141
1142     // Get the type we will cast to, based on size of memory area to fill, and
1143     // and the value we will store there.
1144     Value* dest = ci->getOperand(1);
1145     Type* castType = 0;
1146     switch (len)
1147     {
1148       case 1:
1149         castType = Type::UByteTy;
1150         break;
1151       case 2:
1152         castType = Type::UShortTy;
1153         fill_value |= fill_char << 8;
1154         break;
1155       case 4:
1156         castType = Type::UIntTy;
1157         fill_value |= fill_char << 8 | fill_char << 16 | fill_char << 24;
1158         break;
1159       case 8:
1160         castType = Type::ULongTy;
1161         fill_value |= fill_char << 8 | fill_char << 16 | fill_char << 24;
1162         fill_value |= fill_char << 32 | fill_char << 40 | fill_char << 48;
1163         fill_value |= fill_char << 56;
1164         break;
1165       default:
1166         return false;
1167     }
1168
1169     // Cast dest to the right sized primitive and then load/store
1170     CastInst* DestCast =
1171       new CastInst(dest,PointerType::get(castType),dest->getName()+".cast",ci);
1172     new StoreInst(ConstantUInt::get(castType,fill_value),DestCast, ci);
1173     ci->eraseFromParent();
1174     return true;
1175   }
1176 } LLVMMemSetOptimizer;
1177
1178 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "pow" library
1179 /// function. It looks for cases where the result of pow is well known and
1180 /// substitutes the appropriate value.
1181 /// @brief Simplify the pow library function.
1182 struct PowOptimization : public LibCallOptimization
1183 {
1184 public:
1185   /// @brief Default Constructor
1186   PowOptimization() : LibCallOptimization("pow",
1187       "Number of 'pow' calls simplified") {}
1188
1189   /// @brief Destructor
1190   virtual ~PowOptimization() {}
1191
1192   /// @brief Make sure that the "pow" function has the right prototype
1193   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1194   {
1195     // Just make sure this has 2 arguments
1196     return (f->arg_size() == 2);
1197   }
1198
1199   /// @brief Perform the pow optimization.
1200   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1201   {
1202     const Type *Ty = cast<Function>(ci->getOperand(0))->getReturnType();
1203     Value* base = ci->getOperand(1);
1204     Value* expn = ci->getOperand(2);
1205     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(base)) {
1206       double Op1V = Op1->getValue();
1207       if (Op1V == 1.0)
1208       {
1209         // pow(1.0,x) -> 1.0
1210         ci->replaceAllUsesWith(ConstantFP::get(Ty,1.0));
1211         ci->eraseFromParent();
1212         return true;
1213       }
1214     }
1215     else if (ConstantFP* Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(expn))
1216     {
1217       double Op2V = Op2->getValue();
1218       if (Op2V == 0.0)
1219       {
1220         // pow(x,0.0) -> 1.0
1221         ci->replaceAllUsesWith(ConstantFP::get(Ty,1.0));
1222         ci->eraseFromParent();
1223         return true;
1224       }
1225       else if (Op2V == 0.5)
1226       {
1227         // pow(x,0.5) -> sqrt(x)
1228         CallInst* sqrt_inst = new CallInst(SLC.get_sqrt(), base,
1229             ci->getName()+".pow",ci);
1230         ci->replaceAllUsesWith(sqrt_inst);
1231         ci->eraseFromParent();
1232         return true;
1233       }
1234       else if (Op2V == 1.0)
1235       {
1236         // pow(x,1.0) -> x
1237         ci->replaceAllUsesWith(base);
1238         ci->eraseFromParent();
1239         return true;
1240       }
1241       else if (Op2V == -1.0)
1242       {
1243         // pow(x,-1.0)    -> 1.0/x
1244         BinaryOperator* div_inst= BinaryOperator::createDiv(
1245           ConstantFP::get(Ty,1.0), base, ci->getName()+".pow", ci);
1246         ci->replaceAllUsesWith(div_inst);
1247         ci->eraseFromParent();
1248         return true;
1249       }
1250     }
1251     return false; // opt failed
1252   }
1253 } PowOptimizer;
1254
1255 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "fprintf" library
1256 /// function. It looks for cases where the result of fprintf is not used and the
1257 /// operation can be reduced to something simpler.
1258 /// @brief Simplify the pow library function.
1259 struct FPrintFOptimization : public LibCallOptimization
1260 {
1261 public:
1262   /// @brief Default Constructor
1263   FPrintFOptimization() : LibCallOptimization("fprintf",
1264       "Number of 'fprintf' calls simplified") {}
1265
1266   /// @brief Destructor
1267   virtual ~FPrintFOptimization() {}
1268
1269   /// @brief Make sure that the "fprintf" function has the right prototype
1270   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1271   {
1272     // Just make sure this has at least 2 arguments
1273     return (f->arg_size() >= 2);
1274   }
1275
1276   /// @brief Perform the fprintf optimization.
1277   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1278   {
1279     // If the call has more than 3 operands, we can't optimize it
1280     if (ci->getNumOperands() > 4 || ci->getNumOperands() <= 2)
1281       return false;
1282
1283     // If the result of the fprintf call is used, none of these optimizations
1284     // can be made.
1285     if (!ci->use_empty())
1286       return false;
1287
1288     // All the optimizations depend on the length of the second argument and the
1289     // fact that it is a constant string array. Check that now
1290     uint64_t len = 0;
1291     ConstantArray* CA = 0;
1292     if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(2), len, &CA))
1293       return false;
1294
1295     if (ci->getNumOperands() == 3)
1296     {
1297       // Make sure there's no % in the constant array
1298       for (unsigned i = 0; i < len; ++i)
1299       {
1300         if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(CA->getOperand(i)))
1301         {
1302           // Check for the null terminator
1303           if (CI->getRawValue() == '%')
1304             return false; // we found end of string
1305         }
1306         else
1307           return false;
1308       }
1309
1310       // fprintf(file,fmt) -> fwrite(fmt,strlen(fmt),file)
1311       const Type* FILEptr_type = ci->getOperand(1)->getType();
1312       Function* fwrite_func = SLC.get_fwrite(FILEptr_type);
1313       if (!fwrite_func)
1314         return false;
1315
1316       // Make sure that the fprintf() and fwrite() functions both take the
1317       // same type of char pointer.
1318       if (ci->getOperand(2)->getType() !=
1319           fwrite_func->getFunctionType()->getParamType(0))
1320         return false;
1321
1322       std::vector<Value*> args;
1323       args.push_back(ci->getOperand(2));
1324       args.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),len));
1325       args.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),1));
1326       args.push_back(ci->getOperand(1));
1327       new CallInst(fwrite_func,args,ci->getName(),ci);
1328       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,len));
1329       ci->eraseFromParent();
1330       return true;
1331     }
1332
1333     // The remaining optimizations require the format string to be length 2
1334     // "%s" or "%c".
1335     if (len != 2)
1336       return false;
1337
1338     // The first character has to be a %
1339     if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(CA->getOperand(0)))
1340       if (CI->getRawValue() != '%')
1341         return false;
1342
1343     // Get the second character and switch on its value
1344     ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(CA->getOperand(1));
1345     switch (CI->getRawValue())
1346     {
1347       case 's':
1348       {
1349         uint64_t len = 0;
1350         ConstantArray* CA = 0;
1351         if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(3), len, &CA))
1352           return false;
1353
1354         // fprintf(file,"%s",str) -> fwrite(fmt,strlen(fmt),1,file)
1355         const Type* FILEptr_type = ci->getOperand(1)->getType();
1356         Function* fwrite_func = SLC.get_fwrite(FILEptr_type);
1357         if (!fwrite_func)
1358           return false;
1359         std::vector<Value*> args;
1360         args.push_back(CastToCStr(ci->getOperand(3), *ci));
1361         args.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),len));
1362         args.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),1));
1363         args.push_back(ci->getOperand(1));
1364         new CallInst(fwrite_func,args,ci->getName(),ci);
1365         ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,len));
1366         break;
1367       }
1368       case 'c':
1369       {
1370         ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(3));
1371         if (!CI)
1372           return false;
1373
1374         const Type* FILEptr_type = ci->getOperand(1)->getType();
1375         Function* fputc_func = SLC.get_fputc(FILEptr_type);
1376         if (!fputc_func)
1377           return false;
1378         CastInst* cast = new CastInst(CI,Type::IntTy,CI->getName()+".int",ci);
1379         new CallInst(fputc_func,cast,ci->getOperand(1),"",ci);
1380         ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,1));
1381         break;
1382       }
1383       default:
1384         return false;
1385     }
1386     ci->eraseFromParent();
1387     return true;
1388   }
1389 } FPrintFOptimizer;
1390
1391 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "sprintf" library
1392 /// function. It looks for cases where the result of sprintf is not used and the
1393 /// operation can be reduced to something simpler.
1394 /// @brief Simplify the pow library function.
1395 struct SPrintFOptimization : public LibCallOptimization
1396 {
1397 public:
1398   /// @brief Default Constructor
1399   SPrintFOptimization() : LibCallOptimization("sprintf",
1400       "Number of 'sprintf' calls simplified") {}
1401
1402   /// @brief Destructor
1403   virtual ~SPrintFOptimization() {}
1404
1405   /// @brief Make sure that the "fprintf" function has the right prototype
1406   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1407   {
1408     // Just make sure this has at least 2 arguments
1409     return (f->getReturnType() == Type::IntTy && f->arg_size() >= 2);
1410   }
1411
1412   /// @brief Perform the sprintf optimization.
1413   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1414   {
1415     // If the call has more than 3 operands, we can't optimize it
1416     if (ci->getNumOperands() > 4 || ci->getNumOperands() < 3)
1417       return false;
1418
1419     // All the optimizations depend on the length of the second argument and the
1420     // fact that it is a constant string array. Check that now
1421     uint64_t len = 0;
1422     ConstantArray* CA = 0;
1423     if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(2), len, &CA))
1424       return false;
1425
1426     if (ci->getNumOperands() == 3)
1427     {
1428       if (len == 0)
1429       {
1430         // If the length is 0, we just need to store a null byte
1431         new StoreInst(ConstantInt::get(Type::SByteTy,0),ci->getOperand(1),ci);
1432         ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,0));
1433         ci->eraseFromParent();
1434         return true;
1435       }
1436
1437       // Make sure there's no % in the constant array
1438       for (unsigned i = 0; i < len; ++i)
1439       {
1440         if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(CA->getOperand(i)))
1441         {
1442           // Check for the null terminator
1443           if (CI->getRawValue() == '%')
1444             return false; // we found a %, can't optimize
1445         }
1446         else
1447           return false; // initializer is not constant int, can't optimize
1448       }
1449
1450       // Increment length because we want to copy the null byte too
1451       len++;
1452
1453       // sprintf(str,fmt) -> llvm.memcpy(str,fmt,strlen(fmt),1)
1454       Function* memcpy_func = SLC.get_memcpy();
1455       if (!memcpy_func)
1456         return false;
1457       std::vector<Value*> args;
1458       args.push_back(ci->getOperand(1));
1459       args.push_back(ci->getOperand(2));
1460       args.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,len));
1461       args.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,1));
1462       new CallInst(memcpy_func,args,"",ci);
1463       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,len));
1464       ci->eraseFromParent();
1465       return true;
1466     }
1467
1468     // The remaining optimizations require the format string to be length 2
1469     // "%s" or "%c".
1470     if (len != 2)
1471       return false;
1472
1473     // The first character has to be a %
1474     if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(CA->getOperand(0)))
1475       if (CI->getRawValue() != '%')
1476         return false;
1477
1478     // Get the second character and switch on its value
1479     ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(CA->getOperand(1));
1480     switch (CI->getRawValue()) {
1481     case 's': {
1482       // sprintf(dest,"%s",str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
1483       Function* strlen_func = SLC.get_strlen();
1484       Function* memcpy_func = SLC.get_memcpy();
1485       if (!strlen_func || !memcpy_func)
1486         return false;
1487       
1488       Value *Len = new CallInst(strlen_func, CastToCStr(ci->getOperand(3), *ci),
1489                                 ci->getOperand(3)->getName()+".len", ci);
1490       Value *Len1 = BinaryOperator::createAdd(Len,
1491                                             ConstantInt::get(Len->getType(), 1),
1492                                               Len->getName()+"1", ci);
1493       if (Len1->getType() != Type::UIntTy)
1494         Len1 = new CastInst(Len1, Type::UIntTy, Len1->getName(), ci);
1495       std::vector<Value*> args;
1496       args.push_back(CastToCStr(ci->getOperand(1), *ci));
1497       args.push_back(CastToCStr(ci->getOperand(3), *ci));
1498       args.push_back(Len1);
1499       args.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy,1));
1500       new CallInst(memcpy_func, args, "", ci);
1501       
1502       // The strlen result is the unincremented number of bytes in the string.
1503       if (!ci->use_empty()) {
1504         if (Len->getType() != ci->getType())
1505           Len = new CastInst(Len, ci->getType(), Len->getName(), ci);
1506         ci->replaceAllUsesWith(Len);
1507       }
1508       ci->eraseFromParent();
1509       return true;
1510     }
1511     case 'c': {
1512       // sprintf(dest,"%c",chr) -> store chr, dest
1513       CastInst* cast = new CastInst(ci->getOperand(3),Type::SByteTy,"char",ci);
1514       new StoreInst(cast, ci->getOperand(1), ci);
1515       GetElementPtrInst* gep = new GetElementPtrInst(ci->getOperand(1),
1516         ConstantUInt::get(Type::UIntTy,1),ci->getOperand(1)->getName()+".end",
1517         ci);
1518       new StoreInst(ConstantInt::get(Type::SByteTy,0),gep,ci);
1519       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,1));
1520       ci->eraseFromParent();
1521       return true;
1522     }
1523     }
1524     return false;
1525   }
1526 } SPrintFOptimizer;
1527
1528 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "fputs" library
1529 /// function. It looks for cases where the result of fputs is not used and the
1530 /// operation can be reduced to something simpler.
1531 /// @brief Simplify the pow library function.
1532 struct PutsOptimization : public LibCallOptimization
1533 {
1534 public:
1535   /// @brief Default Constructor
1536   PutsOptimization() : LibCallOptimization("fputs",
1537       "Number of 'fputs' calls simplified") {}
1538
1539   /// @brief Destructor
1540   virtual ~PutsOptimization() {}
1541
1542   /// @brief Make sure that the "fputs" function has the right prototype
1543   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1544   {
1545     // Just make sure this has 2 arguments
1546     return (f->arg_size() == 2);
1547   }
1548
1549   /// @brief Perform the fputs optimization.
1550   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1551   {
1552     // If the result is used, none of these optimizations work
1553     if (!ci->use_empty())
1554       return false;
1555
1556     // All the optimizations depend on the length of the first argument and the
1557     // fact that it is a constant string array. Check that now
1558     uint64_t len = 0;
1559     if (!getConstantStringLength(ci->getOperand(1), len))
1560       return false;
1561
1562     switch (len)
1563     {
1564       case 0:
1565         // fputs("",F) -> noop
1566         break;
1567       case 1:
1568       {
1569         // fputs(s,F)  -> fputc(s[0],F)  (if s is constant and strlen(s) == 1)
1570         const Type* FILEptr_type = ci->getOperand(2)->getType();
1571         Function* fputc_func = SLC.get_fputc(FILEptr_type);
1572         if (!fputc_func)
1573           return false;
1574         LoadInst* loadi = new LoadInst(ci->getOperand(1),
1575           ci->getOperand(1)->getName()+".byte",ci);
1576         CastInst* casti = new CastInst(loadi,Type::IntTy,
1577           loadi->getName()+".int",ci);
1578         new CallInst(fputc_func,casti,ci->getOperand(2),"",ci);
1579         break;
1580       }
1581       default:
1582       {
1583         // fputs(s,F)  -> fwrite(s,1,len,F) (if s is constant and strlen(s) > 1)
1584         const Type* FILEptr_type = ci->getOperand(2)->getType();
1585         Function* fwrite_func = SLC.get_fwrite(FILEptr_type);
1586         if (!fwrite_func)
1587           return false;
1588         std::vector<Value*> parms;
1589         parms.push_back(ci->getOperand(1));
1590         parms.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),len));
1591         parms.push_back(ConstantUInt::get(SLC.getIntPtrType(),1));
1592         parms.push_back(ci->getOperand(2));
1593         new CallInst(fwrite_func,parms,"",ci);
1594         break;
1595       }
1596     }
1597     ci->eraseFromParent();
1598     return true; // success
1599   }
1600 } PutsOptimizer;
1601
1602 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "isdigit" library
1603 /// function. It simply does range checks the parameter explicitly.
1604 /// @brief Simplify the isdigit library function.
1605 struct IsDigitOptimization : public LibCallOptimization
1606 {
1607 public:
1608   /// @brief Default Constructor
1609   IsDigitOptimization() : LibCallOptimization("isdigit",
1610       "Number of 'isdigit' calls simplified") {}
1611
1612   /// @brief Destructor
1613   virtual ~IsDigitOptimization() {}
1614
1615   /// @brief Make sure that the "fputs" function has the right prototype
1616   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1617   {
1618     // Just make sure this has 1 argument
1619     return (f->arg_size() == 1);
1620   }
1621
1622   /// @brief Perform the toascii optimization.
1623   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1624   {
1625     if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(1)))
1626     {
1627       // isdigit(c)   -> 0 or 1, if 'c' is constant
1628       uint64_t val = CI->getRawValue();
1629       if (val >= '0' && val <='9')
1630         ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,1));
1631       else
1632         ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy,0));
1633       ci->eraseFromParent();
1634       return true;
1635     }
1636
1637     // isdigit(c)   -> (unsigned)c - '0' <= 9
1638     CastInst* cast =
1639       new CastInst(ci->getOperand(1),Type::UIntTy,
1640         ci->getOperand(1)->getName()+".uint",ci);
1641     BinaryOperator* sub_inst = BinaryOperator::createSub(cast,
1642         ConstantUInt::get(Type::UIntTy,0x30),
1643         ci->getOperand(1)->getName()+".sub",ci);
1644     SetCondInst* setcond_inst = new SetCondInst(Instruction::SetLE,sub_inst,
1645         ConstantUInt::get(Type::UIntTy,9),
1646         ci->getOperand(1)->getName()+".cmp",ci);
1647     CastInst* c2 =
1648       new CastInst(setcond_inst,Type::IntTy,
1649         ci->getOperand(1)->getName()+".isdigit",ci);
1650     ci->replaceAllUsesWith(c2);
1651     ci->eraseFromParent();
1652     return true;
1653   }
1654 } IsDigitOptimizer;
1655
1656 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "toascii" library
1657 /// function. It simply does the corresponding and operation to restrict the
1658 /// range of values to the ASCII character set (0-127).
1659 /// @brief Simplify the toascii library function.
1660 struct ToAsciiOptimization : public LibCallOptimization
1661 {
1662 public:
1663   /// @brief Default Constructor
1664   ToAsciiOptimization() : LibCallOptimization("toascii",
1665       "Number of 'toascii' calls simplified") {}
1666
1667   /// @brief Destructor
1668   virtual ~ToAsciiOptimization() {}
1669
1670   /// @brief Make sure that the "fputs" function has the right prototype
1671   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1672   {
1673     // Just make sure this has 2 arguments
1674     return (f->arg_size() == 1);
1675   }
1676
1677   /// @brief Perform the toascii optimization.
1678   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1679   {
1680     // toascii(c)   -> (c & 0x7f)
1681     Value* chr = ci->getOperand(1);
1682     BinaryOperator* and_inst = BinaryOperator::createAnd(chr,
1683         ConstantInt::get(chr->getType(),0x7F),ci->getName()+".toascii",ci);
1684     ci->replaceAllUsesWith(and_inst);
1685     ci->eraseFromParent();
1686     return true;
1687   }
1688 } ToAsciiOptimizer;
1689
1690 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "ffs" library
1691 /// calls which find the first set bit in an int, long, or long long. The
1692 /// optimization is to compute the result at compile time if the argument is
1693 /// a constant.
1694 /// @brief Simplify the ffs library function.
1695 struct FFSOptimization : public LibCallOptimization
1696 {
1697 protected:
1698   /// @brief Subclass Constructor
1699   FFSOptimization(const char* funcName, const char* description)
1700     : LibCallOptimization(funcName, description)
1701     {}
1702
1703 public:
1704   /// @brief Default Constructor
1705   FFSOptimization() : LibCallOptimization("ffs",
1706       "Number of 'ffs' calls simplified") {}
1707
1708   /// @brief Destructor
1709   virtual ~FFSOptimization() {}
1710
1711   /// @brief Make sure that the "fputs" function has the right prototype
1712   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function* f, SimplifyLibCalls& SLC)
1713   {
1714     // Just make sure this has 2 arguments
1715     return (f->arg_size() == 1 && f->getReturnType() == Type::IntTy);
1716   }
1717
1718   /// @brief Perform the ffs optimization.
1719   virtual bool OptimizeCall(CallInst* ci, SimplifyLibCalls& SLC)
1720   {
1721     if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(ci->getOperand(1)))
1722     {
1723       // ffs(cnst)  -> bit#
1724       // ffsl(cnst) -> bit#
1725       // ffsll(cnst) -> bit#
1726       uint64_t val = CI->getRawValue();
1727       int result = 0;
1728       while (val != 0) {
1729         result +=1;
1730         if (val&1)
1731           break;
1732         val >>= 1;
1733       }
1734       ci->replaceAllUsesWith(ConstantSInt::get(Type::IntTy, result));
1735       ci->eraseFromParent();
1736       return true;
1737     }
1738
1739     // ffs(x) -> ( x == 0 ? 0 : llvm.cttz(x)+1)
1740     // ffsl(x) -> ( x == 0 ? 0 : llvm.cttz(x)+1)
1741     // ffsll(x) -> ( x == 0 ? 0 : llvm.cttz(x)+1)
1742     const Type* arg_type = ci->getOperand(1)->getType();
1743     std::vector<const Type*> args;
1744     args.push_back(arg_type);
1745     FunctionType* llvm_cttz_type = FunctionType::get(arg_type,args,false);
1746     Function* F =
1747       SLC.getModule()->getOrInsertFunction("llvm.cttz",llvm_cttz_type);
1748     std::string inst_name(ci->getName()+".ffs");
1749     Instruction* call =
1750       new CallInst(F, ci->getOperand(1), inst_name, ci);
1751     if (arg_type != Type::IntTy)
1752       call = new CastInst(call, Type::IntTy, inst_name, ci);
1753     BinaryOperator* add = BinaryOperator::createAdd(call,
1754       ConstantSInt::get(Type::IntTy,1), inst_name, ci);
1755     SetCondInst* eq = new SetCondInst(Instruction::SetEQ,ci->getOperand(1),
1756       ConstantSInt::get(ci->getOperand(1)->getType(),0),inst_name,ci);
1757     SelectInst* select = new SelectInst(eq,ConstantSInt::get(Type::IntTy,0),add,
1758       inst_name,ci);
1759     ci->replaceAllUsesWith(select);
1760     ci->eraseFromParent();
1761     return true;
1762   }
1763 } FFSOptimizer;
1764
1765 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "ffsl" library
1766 /// calls. It simply uses FFSOptimization for which the transformation is
1767 /// identical.
1768 /// @brief Simplify the ffsl library function.
1769 struct FFSLOptimization : public FFSOptimization
1770 {
1771 public:
1772   /// @brief Default Constructor
1773   FFSLOptimization() : FFSOptimization("ffsl",
1774       "Number of 'ffsl' calls simplified") {}
1775
1776 } FFSLOptimizer;
1777
1778 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "ffsll" library
1779 /// calls. It simply uses FFSOptimization for which the transformation is
1780 /// identical.
1781 /// @brief Simplify the ffsl library function.
1782 struct FFSLLOptimization : public FFSOptimization
1783 {
1784 public:
1785   /// @brief Default Constructor
1786   FFSLLOptimization() : FFSOptimization("ffsll",
1787       "Number of 'ffsll' calls simplified") {}
1788
1789 } FFSLLOptimizer;
1790
1791
1792 /// This LibCallOptimization will simplify calls to the "floor" library
1793 /// function.
1794 /// @brief Simplify the floor library function.
1795 struct FloorOptimization : public LibCallOptimization {
1796   FloorOptimization()
1797     : LibCallOptimization("floor", "Number of 'floor' calls simplified") {}
1798   
1799   /// @brief Make sure that the "floor" function has the right prototype
1800   virtual bool ValidateCalledFunction(const Function *F, SimplifyLibCalls &SLC){
1801     return F->arg_size() == 1 && F->arg_begin()->getType() == Type::DoubleTy &&
1802            F->getReturnType() == Type::DoubleTy;
1803   }
1804   
1805   virtual bool OptimizeCall(CallInst *CI, SimplifyLibCalls &SLC) {
1806     // If this is a float argument passed in, convert to floorf.
1807     // e.g. floor((double)FLT) -> (double)floorf(FLT).  There can be no loss of
1808     // precision due to this.
1809     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(CI->getOperand(1)))
1810       if (Cast->getOperand(0)->getType() == Type::FloatTy) {
1811         Value *New = new CallInst(SLC.get_floorf(), Cast->getOperand(0),
1812                                   CI->getName(), CI);
1813         New = new CastInst(New, Type::DoubleTy, CI->getName(), CI);
1814         CI->replaceAllUsesWith(New);
1815         CI->eraseFromParent();
1816         if (Cast->use_empty())
1817           Cast->eraseFromParent();
1818         return true;
1819       }
1820     return false; // opt failed
1821   }
1822 } FloorOptimizer;
1823
1824
1825
1826 /// A function to compute the length of a null-terminated constant array of
1827 /// integers.  This function can't rely on the size of the constant array
1828 /// because there could be a null terminator in the middle of the array.
1829 /// We also have to bail out if we find a non-integer constant initializer
1830 /// of one of the elements or if there is no null-terminator. The logic
1831 /// below checks each of these conditions and will return true only if all
1832 /// conditions are met. In that case, the \p len parameter is set to the length
1833 /// of the null-terminated string. If false is returned, the conditions were
1834 /// not met and len is set to 0.
1835 /// @brief Get the length of a constant string (null-terminated array).
1836 bool getConstantStringLength(Value* V, uint64_t& len, ConstantArray** CA )
1837 {
1838   assert(V != 0 && "Invalid args to getConstantStringLength");
1839   len = 0; // make sure we initialize this
1840   User* GEP = 0;
1841   // If the value is not a GEP instruction nor a constant expression with a
1842   // GEP instruction, then return false because ConstantArray can't occur
1843   // any other way
1844   if (GetElementPtrInst* GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V))
1845     GEP = GEPI;
1846   else if (ConstantExpr* CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
1847     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
1848       GEP = CE;
1849     else
1850       return false;
1851   else
1852     return false;
1853
1854   // Make sure the GEP has exactly three arguments.
1855   if (GEP->getNumOperands() != 3)
1856     return false;
1857
1858   // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
1859   // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
1860   if (ConstantInt* op1 = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1)))
1861   {
1862     if (!op1->isNullValue())
1863       return false;
1864   }
1865   else
1866     return false;
1867
1868   // Ensure that the second operand is a ConstantInt. If it isn't then this
1869   // GEP is wonky and we're not really sure what were referencing into and
1870   // better of not optimizing it. While we're at it, get the second index
1871   // value. We'll need this later for indexing the ConstantArray.
1872   uint64_t start_idx = 0;
1873   if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
1874     start_idx = CI->getRawValue();
1875   else
1876     return false;
1877
1878   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
1879   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
1880   // initializer is the array that we'll use for optimization.
1881   GlobalVariable* GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
1882   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer())
1883     return false;
1884
1885   // Get the initializer.
1886   Constant* INTLZR = GV->getInitializer();
1887
1888   // Handle the ConstantAggregateZero case
1889   if (ConstantAggregateZero* CAZ = dyn_cast<ConstantAggregateZero>(INTLZR))
1890   {
1891     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
1892     // length of the string must be zero.
1893     len = 0;
1894     return true;
1895   }
1896
1897   // Must be a Constant Array
1898   ConstantArray* A = dyn_cast<ConstantArray>(INTLZR);
1899   if (!A)
1900     return false;
1901
1902   // Get the number of elements in the array
1903   uint64_t max_elems = A->getType()->getNumElements();
1904
1905   // Traverse the constant array from start_idx (derived above) which is
1906   // the place the GEP refers to in the array.
1907   for ( len = start_idx; len < max_elems; len++)
1908   {
1909     if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(A->getOperand(len)))
1910     {
1911       // Check for the null terminator
1912       if (CI->isNullValue())
1913         break; // we found end of string
1914     }
1915     else
1916       return false; // This array isn't suitable, non-int initializer
1917   }
1918   if (len >= max_elems)
1919     return false; // This array isn't null terminated
1920
1921   // Subtract out the initial value from the length
1922   len -= start_idx;
1923   if (CA)
1924     *CA = A;
1925   return true; // success!
1926 }
1927
1928 /// CastToCStr - Return V if it is an sbyte*, otherwise cast it to sbyte*,
1929 /// inserting the cast before IP, and return the cast.
1930 /// @brief Cast a value to a "C" string.
1931 Value *CastToCStr(Value *V, Instruction &IP) {
1932   const Type *SBPTy = PointerType::get(Type::SByteTy);
1933   if (V->getType() != SBPTy)
1934     return new CastInst(V, SBPTy, V->getName(), &IP);
1935   return V;
1936 }
1937
1938 // TODO:
1939 //   Additional cases that we need to add to this file:
1940 //
1941 // cbrt:
1942 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
1943 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
1944 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/9)
1945 //
1946 // cos, cosf, cosl:
1947 //   * cos(-x)  -> cos(x)
1948 //
1949 // exp, expf, expl:
1950 //   * exp(log(x))  -> x
1951 //
1952 // isascii:
1953 //   * isascii(c)    -> ((c & ~0x7f) == 0)
1954 //
1955 // isdigit:
1956 //   * isdigit(c)    -> (unsigned)(c) - '0' <= 9
1957 //
1958 // log, logf, logl:
1959 //   * log(exp(x))   -> x
1960 //   * log(x**y)     -> y*log(x)
1961 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
1962 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
1963 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
1964 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
1965 //   * log(pow(x,y)) -> y*log(x)
1966 //
1967 // lround, lroundf, lroundl:
1968 //   * lround(cnst) -> cnst'
1969 //
1970 // memcmp:
1971 //   * memcmp(s1,s2,0) -> 0
1972 //   * memcmp(x,x,l)   -> 0
1973 //   * memcmp(x,y,l)   -> cnst
1974 //      (if all arguments are constant and strlen(x) <= l and strlen(y) <= l)
1975 //   * memcmp(x,y,1)   -> *x - *y
1976 //
1977 // memmove:
1978 //   * memmove(d,s,l,a) -> memcpy(d,s,l,a)
1979 //       (if s is a global constant array)
1980 //
1981 // pow, powf, powl:
1982 //   * pow(exp(x),y)  -> exp(x*y)
1983 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
1984 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
1985 //
1986 // puts:
1987 //   * puts("") -> fputc("\n",stdout) (how do we get "stdout"?)
1988 //
1989 // round, roundf, roundl:
1990 //   * round(cnst) -> cnst'
1991 //
1992 // signbit:
1993 //   * signbit(cnst) -> cnst'
1994 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
1995 //
1996 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
1997 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
1998 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
1999 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2000 //
2001 // stpcpy:
2002 //   * stpcpy(str, "literal") ->
2003 //           llvm.memcpy(str,"literal",strlen("literal")+1,1)
2004 // strrchr:
2005 //   * strrchr(s,c) -> reverse_offset_of_in(c,s)
2006 //      (if c is a constant integer and s is a constant string)
2007 //   * strrchr(s1,0) -> strchr(s1,0)
2008 //
2009 // strncat:
2010 //   * strncat(x,y,0) -> x
2011 //   * strncat(x,y,0) -> x (if strlen(y) = 0)
2012 //   * strncat(x,y,l) -> strcat(x,y) (if y and l are constants an l > strlen(y))
2013 //
2014 // strncpy:
2015 //   * strncpy(d,s,0) -> d
2016 //   * strncpy(d,s,l) -> memcpy(d,s,l,1)
2017 //      (if s and l are constants)
2018 //
2019 // strpbrk:
2020 //   * strpbrk(s,a) -> offset_in_for(s,a)
2021 //      (if s and a are both constant strings)
2022 //   * strpbrk(s,"") -> 0
2023 //   * strpbrk(s,a) -> strchr(s,a[0]) (if a is constant string of length 1)
2024 //
2025 // strspn, strcspn:
2026 //   * strspn(s,a)   -> const_int (if both args are constant)
2027 //   * strspn("",a)  -> 0
2028 //   * strspn(s,"")  -> 0
2029 //   * strcspn(s,a)  -> const_int (if both args are constant)
2030 //   * strcspn("",a) -> 0
2031 //   * strcspn(s,"") -> strlen(a)
2032 //
2033 // strstr:
2034 //   * strstr(x,x)  -> x
2035 //   * strstr(s1,s2) -> offset_of_s2_in(s1)
2036 //       (if s1 and s2 are constant strings)
2037 //
2038 // tan, tanf, tanl:
2039 //   * tan(atan(x)) -> x
2040 //
2041 // trunc, truncf, truncl:
2042 //   * trunc(cnst) -> cnst'
2043 //
2044 //
2045 }