lib/Transforms/InstCombine/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
  12 // algebraic 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 "InstCombine.h"
  39 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  40 #include "llvm/LLVMContext.h"
  41 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  42 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  43 #include "llvm/Operator.h"
  44 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  45 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  46 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  47 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  48 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  50 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  51 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  52 #include "llvm/Support/Debug.h"
  53 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  54 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  55 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  56 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  60 #include <algorithm>
  61 #include <climits>
  62 using namespace llvm;
  63 using namespace llvm::PatternMatch;
  64
  65 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
  66 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
  67 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
  68 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
  69 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
  70
  71
  72 char InstCombiner::ID = 0;
  73 static RegisterPass<InstCombiner>
  74 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
  75
  76 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  77   AU.addPreservedID(LCSSAID);
  78   AU.setPreservesCFG();
  79 }
  80
  81
  82 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
  83 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
  84 static unsigned getComplexity(Value *V) {
  85   if (isa<Instruction>(V)) {
  86     if (BinaryOperator::isNeg(V) ||
  87         BinaryOperator::isFNeg(V) ||
  88         BinaryOperator::isNot(V))
  89       return 3;
  90     return 4;
  91   }
  92   if (isa<Argument>(V)) return 3;
  93   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
  94 }
  95
  96 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
  97 // it.
  98 static bool isOnlyUse(Value *V) {
  99   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 100 }
 101
 102 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 103 // though a va_arg area...
 104 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 105   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
 106     if (ITy->getBitWidth() < 32)
 107       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
 108   }
 109   return Ty;
 110 }
 111
 112 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
 113 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
 114 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
 115 static bool ShouldChangeType(const Type *From, const Type *To,
 116                              const TargetData *TD) {
 117   assert(isa<IntegerType>(From) && isa<IntegerType>(To));
 118
 119   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
 120   if (!TD) return false;
 121
 122   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
 123   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
 124   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
 125   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
 126
 127   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
 128   // type, don't do the transformation.
 129   if (FromLegal && !ToLegal)
 130     return false;
 131
 132   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
 133   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
 134   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
 135     return false;
 136
 137   return true;
 138 }
 139
 140 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
 141 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
 142 /// operand value, otherwise return null.
 143 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
 144   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
 145     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 146       return O->getOperand(0);
 147     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
 148       if (GEP->hasAllZeroIndices())
 149         return GEP->getPointerOperand();
 150   }
 151   return 0;
 152 }
 153
 154 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 155 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 156 static Instruction::CastOps
 157 isEliminableCastPair(
 158   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 159   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 160   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 161   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 162 ) {
 163
 164   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 165   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 166
 167   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 168   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 169   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 170
 171   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 172                                                 DstTy,
 173                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 174
 175   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 176   // type that differs from the pointer size.
 177   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 178           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 179       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 180           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 181     Res = 0;
 182
 183   return Instruction::CastOps(Res);
 184 }
 185
 186 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 187 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 188 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 189 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V,
 190                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
 191   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 192
 193   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 194   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 195     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 196       return false;
 197   return true;
 198 }
 199
 200 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 201 // operators:
 202 //
 203 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 204 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 205 //     binary operators.
 206 //
 207 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 208 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 209 //
 210 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 211   bool Changed = false;
 212   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 213     Changed = !I.swapOperands();
 214
 215   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 216   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 217   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 218     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 219       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 220         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 221                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 222                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 223         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 224         I.setOperand(1, Folded);
 225         return true;
 226       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 227         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 228             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 229           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 230           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 231
 232           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 233           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 234           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
 235                                                     Op1->getOperand(0),
 236                                                     Op1->getName(), &I);
 237           Worklist.Add(New);
 238           I.setOperand(0, New);
 239           I.setOperand(1, Folded);
 240           return true;
 241         }
 242     }
 243   return Changed;
 244 }
 245
 246 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 247 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 248 //
 249 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 250   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 251     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 252
 253   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 254   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 255     return ConstantExpr::getNeg(C);
 256
 257   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
 258     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
 259       return ConstantExpr::getNeg(C);
 260
 261   return 0;
 262 }
 263
 264 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
 265 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
 266 // form).
 267 //
 268 static inline Value *dyn_castFNegVal(Value *V) {
 269   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
 270     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
 271
 272   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 273   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
 274     return ConstantExpr::getFNeg(C);
 275
 276   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
 277     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
 278       return ConstantExpr::getFNeg(C);
 279
 280   return 0;
 281 }
 282
 283 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
 284 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
 285 /// successfully match.
 286 static SelectPatternFlavor
 287 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
 288   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
 289   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
 290
 291   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
 292   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
 293
 294   LHS = ICI->getOperand(0);
 295   RHS = ICI->getOperand(1);
 296
 297   // (icmp X, Y) ? X : Y
 298   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
 299       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
 300     switch (ICI->getPredicate()) {
 301     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
 302     case ICmpInst::ICMP_UGT:
 303     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
 304     case ICmpInst::ICMP_SGT:
 305     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
 306     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 307     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
 308     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 309     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
 310     }
 311   }
 312
 313   // (icmp X, Y) ? Y : X
 314   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
 315       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
 316     switch (ICI->getPredicate()) {
 317       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
 318       case ICmpInst::ICMP_UGT:
 319       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
 320       case ICmpInst::ICMP_SGT:
 321       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
 322       case ICmpInst::ICMP_ULT:
 323       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
 324       case ICmpInst::ICMP_SLT:
 325       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
 326     }
 327   }
 328
 329   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
 330
 331   return SPF_UNKNOWN;
 332 }
 333
 334 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
 335 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
 336 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
 337   // ~(~(X)) -> X.
 338   if (BinaryOperator::isNot(V))
 339     return true;
 340
 341   // Constants can be considered to be not'ed values.
 342   if (isa<ConstantInt>(V))
 343     return true;
 344
 345   // Compares can be inverted if they have a single use.
 346   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
 347     return CI->hasOneUse();
 348
 349   return false;
 350 }
 351
 352 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 353   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
 354   // not's to be folded first.
 355   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
 356     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
 357     if (!isFreeToInvert(Operand))
 358       return Operand;
 359   }
 360
 361   // Constants can be considered to be not'ed values...
 362   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 363     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
 364   return 0;
 365 }
 366
 367
 368
 369 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 370 // other computations (because it has a constant operand), return the
 371 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 372 // Otherwise, return null.
 373 //
 374 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 375   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 376     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 377       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 378         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 379           return I->getOperand(0);
 380       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 381         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 382           // The multiplier is really 1 << CST.
 383           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
 384           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
 385           CST = ConstantInt::get(V->getType()->getContext(),
 386                                  APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
 387           return I->getOperand(0);
 388         }
 389     }
 390   return 0;
 391 }
 392
 393 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
 394 static Constant *AddOne(Constant *C) {
 395   return ConstantExpr::getAdd(C,
 396     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 397 }
 398 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
 399 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
 400   return ConstantExpr::getSub(C,
 401     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
 402 }
 403 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
 404 /// this size.
 405 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
 406   uint32_t W = C1->getBitWidth();
 407   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
 408   if (sign) {
 409     LHSExt.sext(W * 2);
 410     RHSExt.sext(W * 2);
 411   } else {
 412     LHSExt.zext(W * 2);
 413     RHSExt.zext(W * 2);
 414   }
 415
 416   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
 417
 418   if (!sign)
 419     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
 420
 421   APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
 422   APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
 423   return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
 424 }
 425
 426
 427 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
 428 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 429 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 430 // min/max.
 431 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
 432                                                    const APInt& KnownOne,
 433                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
 434   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 435          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 436          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 437          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 438   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 439
 440   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
 441   // bit if it is unknown.
 442   Min = KnownOne;
 443   Max = KnownOne|UnknownBits;
 444
 445   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
 446     Min.set(Min.getBitWidth()-1);
 447     Max.clear(Max.getBitWidth()-1);
 448   }
 449 }
 450
 451 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
 452 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 453 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 454 // min/max.
 455 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
 456                                                      const APInt &KnownOne,
 457                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
 458   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 459          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 460          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 461          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 462   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 463
 464   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
 465   Min = KnownOne;
 466   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
 467   Max = KnownOne|UnknownBits;
 468 }
 469
 470
 471 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 472 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 473 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 474 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 475 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 476 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 477 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 478 ///
 479 template<typename Functor>
 480 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 481   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 482   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 483
 484   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 485   if (F.shouldApply(LHS))
 486     return F.apply(Root);
 487
 488   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 489   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 490   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 491     // Should we apply this transform to the RHS?
 492     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 493
 494     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 495     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 496       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 497       ShouldApply = true;
 498     }
 499
 500     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 501     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 502     if (ShouldApply) {
 503       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 504       // and perform the reassociation.
 505       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 506
 507       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 508       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 509
 510       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 511       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 512       if (&Root == TmpLHSI) {
 513         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 514         return 0;
 515       }
 516       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 517       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 518       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 519       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
 520       ARI = Root;
 521
 522       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 523       // get to LHSI.
 524       while (TmpLHSI != LHSI) {
 525         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 526         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 527         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 528         NextLHSI->moveBefore(ARI);
 529         ARI = NextLHSI;
 530
 531         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 532         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 533         TmpLHSI = NextLHSI;
 534         ExtraOperand = NextOp;
 535       }
 536
 537       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 538       // the transformation...
 539       return F.apply(Root);
 540     }
 541
 542     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 543   }
 544   return 0;
 545 }
 546
 547 namespace {
 548
 549 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 550 struct AddRHS {
 551   Value *RHS;
 552   explicit AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 553   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 554   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 555     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
 556                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
 557   }
 558 };
 559
 560 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 561 //                 iff C1&C2 == 0
 562 struct AddMaskingAnd {
 563   Constant *C2;
 564   explicit AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 565   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 566     ConstantInt *C1;
 567     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 568            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 569   }
 570   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 571     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 572   }
 573 };
 574
 575 }
 576
 577 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 578                                              InstCombiner *IC) {
 579   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
 580     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
 581
 582   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 583   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 584   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 585
 586   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 587     if (ConstIsRHS)
 588       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 589     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 590   }
 591
 592   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 593   if (!ConstIsRHS)
 594     std::swap(Op0, Op1);
 595
 596   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 597     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
 598                                     SO->getName()+".op");
 599   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
 600     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
 601                                    SO->getName()+".cmp");
 602   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
 603     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
 604                                    SO->getName()+".cmp");
 605   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
 606 }
 607
 608 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 609 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 610 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 611 // not have a second operand.
 612 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 613                                      InstCombiner *IC) {
 614   // Don't modify shared select instructions
 615   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 616   Value *TV = SI->getOperand(1);
 617   Value *FV = SI->getOperand(2);
 618
 619   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 620     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 621     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(SI->getContext())) return 0;
 622
 623     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 624     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 625
 626     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 627                               SelectFalseVal);
 628   }
 629   return 0;
 630 }
 631
 632
 633 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
 634 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
 635 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 636 ///
 637 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
 638 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
 639 /// threading.
 640 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
 641                                          bool AllowAggressive) {
 642   AllowAggressive = false;
 643   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 644   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 645   if (NumPHIValues == 0 ||
 646       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
 647       // hard to make jump threading happen.
 648       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
 649     return 0;
 650
 651
 652   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
 653   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
 654   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
 655   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
 656   // their computation can be expensive without a cost model.
 657   BasicBlock *NonConstBB = 0;
 658   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
 659     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
 660         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
 661       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
 662       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
 663       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
 664
 665       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
 666       // loop.
 667       if (NonConstBB == I.getParent())
 668         return 0;
 669     }
 670
 671   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
 672   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
 673   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
 674   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
 675   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
 676     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
 677     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
 678   }
 679
 680   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 681   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
 682   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 683   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 684   NewPN->takeName(PN);
 685
 686   // Next, add all of the operands to the PHI.
 687   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
 688     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
 689     // not the true/false values.
 690     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
 691     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
 692     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
 693     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 694       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
 695       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
 696       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
 697       Value *InV = 0;
 698       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
 699         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
 700       } else {
 701         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
 702         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
 703                                  FalseVInPred,
 704                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
 705         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
 706       }
 707       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
 708     }
 709   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
 710     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 711     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 712       Value *InV = 0;
 713       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
 714         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
 715           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
 716         else
 717           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
 718       } else {
 719         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
 720         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 721           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
 722                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
 723                                        NonConstBB->getTerminator());
 724         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
 725           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
 726                                 CI->getPredicate(),
 727                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
 728                                 NonConstBB->getTerminator());
 729         else
 730           llvm_unreachable("Unknown binop!");
 731
 732         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
 733       }
 734       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 735     }
 736   } else {
 737     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
 738     const Type *RetTy = CI->getType();
 739     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 740       Value *InV;
 741       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
 742         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
 743       } else {
 744         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
 745         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i),
 746                                I.getType(), "phitmp",
 747                                NonConstBB->getTerminator());
 748         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
 749       }
 750       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 751     }
 752   }
 753   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 754 }
 755
 756
 757 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
 758 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
 759 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
 760 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
 761 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
 762   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
 763   // ones.
 764
 765   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only
 766   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
 767   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values
 768   // will sign extend fine.
 769   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
 770     return true;
 771
 772
 773   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
 774   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
 775   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
 776   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
 777
 778   // TODO: Implement.
 779
 780   return false;
 781 }
 782
 783
 784 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 785   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 786   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 787
 788   if (Value *V = SimplifyAddInst(LHS, RHS, I.hasNoSignedWrap(),
 789                                  I.hasNoUnsignedWrap(), TD))
 790     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 791
 792
 793   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 794     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 795       // X + (signbit) --> X ^ signbit
 796       const APInt& Val = CI->getValue();
 797       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
 798       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
 799         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
 800
 801       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
 802       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
 803       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 804         return &I;
 805
 806       // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
 807       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
 808         if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
 809           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
 810     }
 811
 812     if (isa<PHINode>(LHS))
 813       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 814         return NV;
 815
 816     ConstantInt *XorRHS = 0;
 817     Value *XorLHS = 0;
 818     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
 819         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
 820       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
 821       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
 822
 823       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
 824       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
 825       APInt CFF80Val(-C0080Val);
 826       do {
 827         if (TySizeBits > Size) {
 828           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
 829           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
 830           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
 831               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
 832             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
 833             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS,
 834                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
 835               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
 836             break;
 837           }
 838         }
 839         Size >>= 1;
 840         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
 841         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
 842       } while (Size >= 1);
 843
 844       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
 845       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
 846       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
 847       // that the back ends can handle.
 848       const Type *MiddleType = 0;
 849       switch (Size) {
 850         default: break;
 851         case 32:
 852         case 16:
 853         case  8: MiddleType = IntegerType::get(I.getContext(), Size); break;
 854       }
 855       if (MiddleType) {
 856         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(XorLHS, MiddleType, "sext");
 857         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
 858       }
 859     }
 860   }
 861
 862   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
 863     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
 864
 865   // X + X --> X << 1
 866   if (I.getType()->isInteger()) {
 867     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS)))
 868       return Result;
 869
 870     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
 871       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 872         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
 873           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
 874     }
 875     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
 876       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 877         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
 878           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
 879     }
 880   }
 881
 882   // -A + B  -->  B - A
 883   // -A + -B  -->  -(A + B)
 884   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
 885     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
 886       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
 887         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
 888         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
 889       }
 890     }
 891
 892     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
 893   }
 894
 895   // A + -B  -->  A - B
 896   if (!isa<Constant>(RHS))
 897     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 898       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
 899
 900
 901   ConstantInt *C2;
 902   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 903     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 904       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
 905
 906     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 907     ConstantInt *C1;
 908     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 909       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 910   }
 911
 912   // X + X*C --> X * (C+1)
 913   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 914     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
 915
 916   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
 917   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
 918       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
 919     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
 920
 921
 922   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 923   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 924     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
 925       return R;
 926
 927   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
 928   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
 929     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
 930     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
 931     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
 932     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
 933     if (LHSKnownZero != 0) {
 934       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
 935       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
 936       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
 937
 938       // No bits in common -> bitwise or.
 939       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
 940         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
 941     }
 942   }
 943
 944   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
 945   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
 946     Value *W, *X, *Y, *Z;
 947     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
 948         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
 949       if (W != Y) {
 950         if (W == Z) {
 951           std::swap(Y, Z);
 952         } else if (Y == X) {
 953           std::swap(W, X);
 954         } else if (X == Z) {
 955           std::swap(Y, Z);
 956           std::swap(W, X);
 957         }
 958       }
 959
 960       if (W == Y) {
 961         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, Z, LHS->getName());
 962         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
 963       }
 964     }
 965   }
 966
 967   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 968     Value *X = 0;
 969     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
 970       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
 971
 972     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 973     if (LHS->hasOneUse() &&
 974         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 975       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 976       if (Anded == CRHS) {
 977         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 978         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 979         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
 980
 981         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 982         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
 983
 984         // See if the and mask includes all of these bits.
 985         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
 986
 987         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 988           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 989           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
 990           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
 991         }
 992       }
 993     }
 994
 995     // Try to fold constant add into select arguments.
 996     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 997       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 998         return R;
 999   }
1000
1001   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
1002   {
1003     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
1004     Value *A = RHS;
1005     if (!SI) {
1006       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
1007       A = LHS;
1008     }
1009     if (SI && SI->hasOneUse()) {
1010       Value *TV = SI->getTrueValue();
1011       Value *FV = SI->getFalseValue();
1012       Value *N;
1013
1014       // Can we fold the add into the argument of the select?
1015       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
1016       if (match(FV, m_Zero()) &&
1017           match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1018         // Fold the add into the true select value.
1019         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
1020       if (match(TV, m_Zero()) &&
1021           match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1022         // Fold the add into the false select value.
1023         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
1024     }
1025   }
1026
1027   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
1028   // integer add followed by a sext.
1029   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
1030     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
1031     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1032       Constant *CI =
1033         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1034       if (LHSConv->hasOneUse() &&
1035           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
1036           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
1037         // Insert the new, smaller add.
1038         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1039                                               CI, "addconv");
1040         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
1041       }
1042     }
1043
1044     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
1045     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1046       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
1047       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
1048       // integer add will not overflow.
1049       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
1050           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1051           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1052                                    RHSConv->getOperand(0))) {
1053         // Insert the new integer add.
1054         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1055                                               RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1056         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
1057       }
1058     }
1059   }
1060
1061   return Changed ? &I : 0;
1062 }
1063
1064 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
1065   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1066   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1067
1068   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1069     // X + 0 --> X
1070     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1071       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1072                               (I.getType())->getValueAPF()))
1073         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1074     }
1075
1076     if (isa<PHINode>(LHS))
1077       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1078         return NV;
1079   }
1080
1081   // -A + B  -->  B - A
1082   // -A + -B  -->  -(A + B)
1083   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS))
1084     return BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
1085
1086   // A + -B  -->  A - B
1087   if (!isa<Constant>(RHS))
1088     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS))
1089       return BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
1090
1091   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
1092   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
1093     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
1094       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1095
1096   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
1097   // integer add followed by a promotion.
1098   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
1099     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
1100     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
1101     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
1102     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
1103     // instcombined.
1104     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
1105       Constant *CI =
1106       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1107       if (LHSConv->hasOneUse() &&
1108           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
1109           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
1110         // Insert the new integer add.
1111         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1112                                               CI, "addconv");
1113         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1114       }
1115     }
1116
1117     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
1118     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
1119       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
1120       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
1121       // and if the integer add will not overflow.
1122       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
1123           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1124           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1125                                    RHSConv->getOperand(0))) {
1126         // Insert the new integer add.
1127         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1128                                               RHSConv->getOperand(0),"addconv");
1129         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1130       }
1131     }
1132   }
1133
1134   return Changed ? &I : 0;
1135 }
1136
1137
1138 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
1139 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
1140 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
1141 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, InstCombiner &IC) {
1142   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
1143   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1144   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getContext());
1145   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
1146
1147   // Build a mask for high order bits.
1148   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
1149   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
1150
1151   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
1152        ++i, ++GTI) {
1153     Value *Op = *i;
1154     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
1155     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1156       if (OpC->isZero()) continue;
1157
1158       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1159       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1160         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
1161
1162         Result = IC.Builder->CreateAdd(Result,
1163                                        ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
1164                                        GEP->getName()+".offs");
1165         continue;
1166       }
1167
1168       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
1169       Constant *OC =
1170               ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
1171       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
1172       // Emit an add instruction.
1173       Result = IC.Builder->CreateAdd(Result, Scale, GEP->getName()+".offs");
1174       continue;
1175     }
1176     // Convert to correct type.
1177     if (Op->getType() != IntPtrTy)
1178       Op = IC.Builder->CreateIntCast(Op, IntPtrTy, true, Op->getName()+".c");
1179     if (Size != 1) {
1180       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
1181       // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
1182       Op = IC.Builder->CreateMul(Op, Scale, GEP->getName()+".idx");
1183     }
1184
1185     // Emit an add instruction.
1186     Result = IC.Builder->CreateAdd(Op, Result, GEP->getName()+".offs");
1187   }
1188   return Result;
1189 }
1190
1191
1192 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
1193 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
1194 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
1195 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
1196 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
1197 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
1198 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
1199 ///
1200 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
1201 ///
1202 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
1203                                           InstCombiner &IC) {
1204   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
1205   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1206
1207   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
1208   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
1209   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
1210   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
1211   // because the expression will cross zero at the same point.
1212   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
1213   int64_t Offset = 0;
1214   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
1215     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
1216       // Compute the aggregate offset of constant indices.
1217       if (CI->isZero()) continue;
1218
1219       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1220       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1221         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
1222       } else {
1223         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
1224         Offset += Size*CI->getSExtValue();
1225       }
1226     } else {
1227       // Found our variable index.
1228       break;
1229     }
1230   }
1231
1232   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
1233   // evaluate it the general way.
1234   if (i == e) return 0;
1235
1236   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
1237   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
1238   // 4 if the variable index is into an array of i32.
1239   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
1240
1241   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
1242   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
1243     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
1244     if (!CI) return 0;
1245
1246     // Compute the aggregate offset of constant indices.
1247     if (CI->isZero()) continue;
1248
1249     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1250     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1251       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
1252     } else {
1253       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
1254       Offset += Size*CI->getSExtValue();
1255     }
1256   }
1257
1258   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
1259   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
1260   // the index.
1261   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
1262   if (Offset == 0) {
1263     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
1264     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
1265     // computation crosses zero.
1266     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
1267       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx,
1268                                   TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext()),
1269                                   VariableIdx->getName(), &I);
1270     return VariableIdx;
1271   }
1272
1273   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
1274   // the pointer size, so get it.
1275   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
1276
1277   Offset &= PtrSizeMask;
1278   VariableScale &= PtrSizeMask;
1279
1280   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
1281   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
1282   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
1283   // multiple of the variable scale.
1284   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
1285   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
1286     return 0;
1287
1288   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
1289   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
1290   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
1291     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
1292                                               true /*SExt*/,
1293                                               VariableIdx->getName(), &I);
1294   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
1295   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
1296 }
1297
1298
1299 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1300 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
1301 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
1302 ///
1303 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
1304                                                const Type *Ty) {
1305   assert(TD && "Must have target data info for this");
1306
1307   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
1308   // this.
1309   bool Swapped;
1310   GetElementPtrInst *GEP = 0;
1311   ConstantExpr *CstGEP = 0;
1312
1313   // TODO: Could also optimize &A[i] - &A[j] -> "i-j", and "&A.foo[i] - &A.foo".
1314   // For now we require one side to be the base pointer "A" or a constant
1315   // expression derived from it.
1316   if (GetElementPtrInst *LHSGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
1317     // (gep X, ...) - X
1318     if (LHSGEP->getOperand(0) == RHS) {
1319       GEP = LHSGEP;
1320       Swapped = false;
1321     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(RHS)) {
1322       // (gep X, ...) - (ce_gep X, ...)
1323       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1324           LHSGEP->getOperand(0) == CE->getOperand(0)) {
1325         CstGEP = CE;
1326         GEP = LHSGEP;
1327         Swapped = false;
1328       }
1329     }
1330   }
1331
1332   if (GetElementPtrInst *RHSGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(RHS)) {
1333     // X - (gep X, ...)
1334     if (RHSGEP->getOperand(0) == LHS) {
1335       GEP = RHSGEP;
1336       Swapped = true;
1337     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(LHS)) {
1338       // (ce_gep X, ...) - (gep X, ...)
1339       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1340           RHSGEP->getOperand(0) == CE->getOperand(0)) {
1341         CstGEP = CE;
1342         GEP = RHSGEP;
1343         Swapped = true;
1344       }
1345     }
1346   }
1347
1348   if (GEP == 0)
1349     return 0;
1350
1351   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
1352   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP, *this);
1353
1354   // If we had a constant expression GEP on the other side offsetting the
1355   // pointer, subtract it from the offset we have.
1356   if (CstGEP) {
1357     Value *CstOffset = EmitGEPOffset(CstGEP, *this);
1358     Result = Builder->CreateSub(Result, CstOffset);
1359   }
1360
1361
1362   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
1363   if (Swapped)
1364     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
1365
1366   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
1367 }
1368
1369
1370 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1371   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1372
1373   if (Op0 == Op1)                        // sub X, X  -> 0
1374     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1375
1376   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.  This preserves NSW/NUW.
1377   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1)) {
1378     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
1379     Res->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1380     Res->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1381     return Res;
1382   }
1383
1384   if (isa<UndefValue>(Op0))
1385     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1386   if (isa<UndefValue>(Op1))
1387     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1388   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1389     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
1390
1391   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1392     // Replace (-1 - A) with (~A).
1393     if (C->isAllOnesValue())
1394       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
1395
1396     // C - ~X == X + (1+C)
1397     Value *X = 0;
1398     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1399       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
1400
1401     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
1402     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
1403     if (C->isZero()) {
1404       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1405         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1406           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
1407             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1408             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
1409                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1410               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
1411               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr,
1412                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
1413             }
1414           }
1415         } else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
1416           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
1417             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1418             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
1419                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1420               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr.
1421               return BinaryOperator::CreateLShr(
1422                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
1423             }
1424           }
1425         }
1426       }
1427     }
1428
1429     // Try to fold constant sub into select arguments.
1430     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1431       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1432         return R;
1433
1434     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
1435     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
1436       if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1437         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), SubOne(C), C);
1438   }
1439
1440   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1441     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1442       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1443         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1),
1444                                          I.getName());
1445       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1446         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0),
1447                                          I.getName());
1448       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
1449         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
1450           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
1451           return BinaryOperator::CreateSub(
1452             ConstantExpr::getSub(CI1, CI2), Op1I->getOperand(0));
1453       }
1454     }
1455
1456     if (Op1I->hasOneUse()) {
1457       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
1458       // is not used by anyone else...
1459       //
1460       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1461         // Swap the two operands of the subexpr...
1462         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
1463         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
1464         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
1465
1466         // Create the new top level add instruction...
1467         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
1468       }
1469
1470       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
1471       //
1472       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
1473           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
1474         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
1475
1476         Value *NewNot = Builder->CreateNot(OtherOp, "B.not");
1477         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
1478       }
1479
1480       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
1481       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
1482         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1483           if (CSI->isZero())
1484             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
1485               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
1486                                           ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
1487
1488       // X - X*C --> X * (1-C)
1489       ConstantInt *C2 = 0;
1490       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
1491         Constant *CP1 =
1492           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
1493                                              C2);
1494         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
1495       }
1496     }
1497   }
1498
1499   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1500     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1501       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
1502         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1503       else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
1504         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1505     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1506       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
1507         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1),
1508                                          I.getName());
1509     }
1510   }
1511
1512   ConstantInt *C1;
1513   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
1514     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
1515       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
1516
1517     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
1518     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
1519       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
1520   }
1521
1522   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1523   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
1524   if (TD) {
1525     Value *LHSOp, *RHSOp;
1526     if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
1527         match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
1528       if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1529         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1530
1531     // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
1532     if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
1533         match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
1534       if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1535         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1536   }
1537
1538   return 0;
1539 }
1540
1541 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
1542   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1543
1544   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1545   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1))
1546     return BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
1547
1548   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1549     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::FAdd) {
1550       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1551         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(1),
1552                                           I.getName());
1553       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1554         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(0),
1555                                           I.getName());
1556     }
1557   }
1558
1559   return 0;
1560 }
1561
1562 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
1563 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
1564 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
1565 /// signed.
1566 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
1567                            bool &TrueIfSigned) {
1568   switch (pred) {
1569   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
1570     TrueIfSigned = true;
1571     return RHS->isZero();
1572   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
1573     TrueIfSigned = true;
1574     return RHS->isAllOnesValue();
1575   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
1576     TrueIfSigned = false;
1577     return RHS->isAllOnesValue();
1578   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1579     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
1580     TrueIfSigned = true;
1581     return RHS->getValue() ==
1582       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
1583   case ICmpInst::ICMP_UGE:
1584     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
1585     TrueIfSigned = true;
1586     return RHS->getValue().isSignBit();
1587   default:
1588     return false;
1589   }
1590 }
1591
1592 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
1593   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1594   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1595
1596   if (isa<UndefValue>(Op1))              // undef * X -> 0
1597     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1598
1599   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
1600   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1601     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1C)) {
1602
1603       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
1604       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1605         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
1606           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1607             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
1608                                         ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
1609
1610       if (CI->isZero())
1611         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);  // X * 0  == 0
1612       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
1613         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1614       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1615         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
1616
1617       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
1618       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
1619         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
1620                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
1621       }
1622     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
1623       if (Op1C->isNullValue())
1624         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);
1625
1626       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
1627         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1628           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
1629
1630         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
1631         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
1632           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
1633             if (CI->equalsInt(1))
1634               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1635         }
1636       }
1637     }
1638
1639     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1640       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
1641           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1C)) {
1642         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
1643         Value *Add = Builder->CreateMul(Op0I->getOperand(0), Op1C, "tmp");
1644         Value *C1C2 = Builder->CreateMul(Op1C, Op0I->getOperand(1));
1645         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
1646
1647       }
1648
1649     // Try to fold constant mul into select arguments.
1650     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1651       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1652         return R;
1653
1654     if (isa<PHINode>(Op0))
1655       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1656         return NV;
1657   }
1658
1659   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1660     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
1661       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
1662
1663   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
1664   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
1665   {
1666     Value *Op1C = Op1;
1667     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
1668     if (!BO ||
1669         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv &&
1670          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
1671       Op1C = Op0;
1672       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
1673     }
1674     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
1675     if (BO && BO->hasOneUse() &&
1676         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
1677         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
1678          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
1679       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
1680
1681       // If the division is exact, X % Y is zero.
1682       if (SDivOperator *SDiv = dyn_cast<SDivOperator>(BO))
1683         if (SDiv->isExact()) {
1684           if (Op1BO == Op1C)
1685             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
1686           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
1687         }
1688
1689       Value *Rem;
1690       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
1691         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
1692       else
1693         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
1694       Rem->takeName(BO);
1695
1696       if (Op1BO == Op1C)
1697         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
1698       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
1699     }
1700   }
1701
1702   /// i1 mul -> i1 and.
1703   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1704     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
1705
1706   // X*(1 << Y) --> X << Y
1707   // (1 << Y)*X --> X << Y
1708   {
1709     Value *Y;
1710     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
1711       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
1712     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
1713       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
1714   }
1715
1716   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
1717   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
1718   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
1719   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1720     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
1721     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
1722
1723     Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
1724     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
1725       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
1726     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
1727       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
1728
1729     if (BoolCast) {
1730       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
1731                                     BoolCast, "tmp");
1732       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
1733     }
1734   }
1735
1736   return Changed ? &I : 0;
1737 }
1738
1739 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
1740   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1741   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1742
1743   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
1744   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1745     if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1C)) {
1746       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
1747       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
1748       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
1749         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
1750     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
1751       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
1752         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
1753         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
1754           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
1755             if (F->isExactlyValue(1.0))
1756               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1757         }
1758       }
1759     }
1760
1761     // Try to fold constant mul into select arguments.
1762     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1763       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1764         return R;
1765
1766     if (isa<PHINode>(Op0))
1767       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1768         return NV;
1769   }
1770
1771   if (Value *Op0v = dyn_castFNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1772     if (Value *Op1v = dyn_castFNegVal(Op1))
1773       return BinaryOperator::CreateFMul(Op0v, Op1v);
1774
1775   return Changed ? &I : 0;
1776 }
1777
1778 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
1779 /// instruction.
1780 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
1781   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
1782
1783   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
1784   int NonNullOperand = -1;
1785   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1786     if (ST->isNullValue())
1787       NonNullOperand = 2;
1788   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
1789   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
1790     if (ST->isNullValue())
1791       NonNullOperand = 1;
1792
1793   if (NonNullOperand == -1)
1794     return false;
1795
1796   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
1797
1798   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
1799   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
1800
1801   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
1802   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
1803   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
1804   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
1805   // propagate a known value of the condition into its other users.
1806
1807   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
1808   // early exit.
1809   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
1810     return true;
1811
1812   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
1813   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
1814
1815   while (BBI != BBFront) {
1816     --BBI;
1817     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
1818     // information from below it cannot be propagated above it.
1819     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
1820       break;
1821
1822     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
1823     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
1824          I != E; ++I) {
1825       if (*I == SI) {
1826         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
1827         Worklist.Add(BBI);
1828       } else if (*I == SelectCond) {
1829         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(BBI->getContext()) :
1830                                    ConstantInt::getFalse(BBI->getContext());
1831         Worklist.Add(BBI);
1832       }
1833     }
1834
1835     // If we past the instruction, quit looking for it.
1836     if (&*BBI == SI)
1837       SI = 0;
1838     if (&*BBI == SelectCond)
1839       SelectCond = 0;
1840
1841     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
1842     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
1843       break;
1844
1845   }
1846   return true;
1847 }
1848
1849
1850 /// This function implements the transforms on div instructions that work
1851 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
1852 /// used by the visitors to those instructions.
1853 /// @brief Transforms common to all three div instructions
1854 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
1855   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1856
1857   // undef / X -> 0        for integer.
1858   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
1859   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
1860     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
1861       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1862     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1863   }
1864
1865   // X / undef -> undef
1866   if (isa<UndefValue>(Op1))
1867     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1868
1869   return 0;
1870 }
1871
1872 /// This function implements the transforms common to both integer division
1873 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
1874 /// division instructions.
1875 /// @brief Common integer divide transforms
1876 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
1877   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1878
1879   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
1880   if (Op0 == Op1) {
1881     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
1882       Constant *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
1883       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
1884       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
1885     }
1886
1887     Constant *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
1888     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
1889   }
1890
1891   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
1892     return Common;
1893
1894   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
1895   // This does not apply for fdiv.
1896   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1897     return &I;
1898
1899   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1900     // div X, 1 == X
1901     if (RHS->equalsInt(1))
1902       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1903
1904     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1905     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1906       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
1907         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1908           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
1909                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
1910             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1911           else
1912             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
1913                                       ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1914         }
1915
1916     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
1917       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1918         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1919           return R;
1920       if (isa<PHINode>(Op0))
1921         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1922           return NV;
1923     }
1924   }
1925
1926   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1927   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1928     if (LHS->equalsInt(0))
1929       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1930
1931   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
1932   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1933     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1934
1935   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
1936     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
1937       // div X, 1 == X
1938       if (X->isOne())
1939         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1940   }
1941
1942   return 0;
1943 }
1944
1945 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
1946   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1947
1948   // Handle the integer div common cases
1949   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1950     return Common;
1951
1952   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1953     // X udiv C^2 -> X >> C
1954     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1955     // if so, convert to a right shift.
1956     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
1957       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0,
1958             ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
1959
1960     // X udiv C, where C >= signbit
1961     if (C->getValue().isNegative()) {
1962       Value *IC = Builder->CreateICmpULT( Op0, C);
1963       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
1964                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1965     }
1966   }
1967
1968   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
1969   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
1970     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1971         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1972       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
1973       if (C1.isPowerOf2()) {
1974         Value *N = RHSI->getOperand(1);
1975         const Type *NTy = N->getType();
1976         if (uint32_t C2 = C1.logBase2())
1977           N = Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(NTy, C2), "tmp");
1978         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
1979       }
1980     }
1981   }
1982
1983   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
1984   // where C1&C2 are powers of two.
1985   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1986     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
1987       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
1988         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
1989         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
1990           // Compute the shift amounts
1991           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
1992           // Construct the "on true" case of the select
1993           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
1994           Value *TSI = Builder->CreateLShr(Op0, TC, SI->getName()+".t");
1995
1996           // Construct the "on false" case of the select
1997           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA);
1998           Value *FSI = Builder->CreateLShr(Op0, FC, SI->getName()+".f");
1999
2000           // construct the select instruction and return it.
2001           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2002         }
2003       }
2004   return 0;
2005 }
2006
2007 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2008   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2009
2010   // Handle the integer div common cases
2011   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2012     return Common;
2013
2014   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2015     // sdiv X, -1 == -X
2016     if (RHS->isAllOnesValue())
2017       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2018
2019     // sdiv X, C  -->  ashr X, log2(C)
2020     if (cast<SDivOperator>(&I)->isExact() &&
2021         RHS->getValue().isNonNegative() &&
2022         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
2023       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
2024                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
2025       return BinaryOperator::CreateAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
2026     }
2027
2028     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
2029     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
2030       if (isa<Constant>(Sub->getOperand(0)) &&
2031           cast<Constant>(Sub->getOperand(0))->isNullValue() &&
2032           Sub->hasNoSignedWrap())
2033         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
2034                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
2035   }
2036
2037   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2038   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2039   if (I.getType()->isInteger()) {
2040     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2041     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2042       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
2043         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2044         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2045       }
2046       ConstantInt *ShiftedInt;
2047       if (match(Op1, m_Shl(m_ConstantInt(ShiftedInt), m_Value())) &&
2048           ShiftedInt->getValue().isPowerOf2()) {
2049         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
2050         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
2051         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
2052         // the sign bit set.
2053         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2054       }
2055     }
2056   }
2057
2058   return 0;
2059 }
2060
2061 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2062   return commonDivTransforms(I);
2063 }
2064
2065 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2066 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It
2067 /// is used by the visitors to those instructions.
2068 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2069 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2070   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2071
2072   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2073     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2074       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2075     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2076   }
2077   if (isa<UndefValue>(Op1))
2078     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2079
2080   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2081   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2082     return &I;
2083
2084   return 0;
2085 }
2086
2087 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2088 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2089 /// remainder instructions.
2090 /// @brief Common integer remainder transforms
2091 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2092   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2093
2094   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2095     return common;
2096
2097   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2098   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2099     if (LHS->isNullValue())
2100       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2101
2102   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2103     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2104     if (RHS->equalsInt(0))
2105       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2106
2107     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2108       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2109
2110     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2111       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2112         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2113           return R;
2114       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2115         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2116           return NV;
2117       }
2118
2119       // See if we can fold away this rem instruction.
2120       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2121         return &I;
2122     }
2123   }
2124
2125   return 0;
2126 }
2127
2128 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2129   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2130
2131   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2132     return common;
2133
2134   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2135     // X urem C^2 -> X and C
2136     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2137     // if so, convert to a bitwise and.
2138     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2139       if (C->getValue().isPowerOf2())
2140         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
2141   }
2142
2143   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2144     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)
2145     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2146         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2147       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2148         Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
2149         Value *Add = Builder->CreateAdd(RHSI, N1, "tmp");
2150         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
2151       }
2152     }
2153   }
2154
2155   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2156   // where C1&C2 are powers of two.
2157   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2158     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2159       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2160         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2161         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) &&
2162             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2163           Value *TrueAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(STO),
2164                                               SI->getName()+".t");
2165           Value *FalseAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(SFO),
2166                                                SI->getName()+".f");
2167           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2168         }
2169       }
2170   }
2171
2172   return 0;
2173 }
2174
2175 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2176   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2177
2178   // Handle the integer rem common cases
2179   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
2180     return Common;
2181
2182   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2183     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
2184         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
2185          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
2186       // X % -Y -> X % Y
2187       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
2188       I.setOperand(1, RHSNeg);
2189       return &I;
2190     }
2191
2192   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2193   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2194   if (I.getType()->isInteger()) {
2195     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2196     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2197       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2198       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
2199     }
2200   }
2201
2202   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
2203   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2204     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
2205
2206     bool hasNegative = false;
2207     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
2208       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
2209         if (RHS->getValue().isNegative())
2210           hasNegative = true;
2211
2212     if (hasNegative) {
2213       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
2214       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
2215         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
2216           if (RHS->getValue().isNegative())
2217             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
2218           else
2219             Elts[i] = RHS;
2220         }
2221       }
2222
2223       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
2224       if (NewRHSV != RHSV) {
2225         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
2226         I.setOperand(1, NewRHSV);
2227         return &I;
2228       }
2229     }
2230   }
2231
2232   return 0;
2233 }
2234
2235 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2236   return commonRemTransforms(I);
2237 }
2238
2239 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2240 // constant.
2241 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2242   return CI->getValue().isPowerOf2();
2243 }
2244
2245 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2246 // This is the same as lowones(~X).
2247 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2248   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2249 }
2250
2251 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2252 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2253 ///
2254 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2255 ///
2256 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2257 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B)
2258 ///
2259 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2260 ///   0  A > B
2261 ///   1  A == B
2262 ///   2  A < B
2263 ///
2264 /// <=>  Value  Definition
2265 /// 000     0   Always false
2266 /// 001     1   A >  B
2267 /// 010     2   A == B
2268 /// 011     3   A >= B
2269 /// 100     4   A <  B
2270 /// 101     5   A != B
2271 /// 110     6   A <= B
2272 /// 111     7   Always true
2273 ///
2274 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2275   switch (ICI->getPredicate()) {
2276     // False -> 0
2277   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2278   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2279   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2280   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2281   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2282   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2283   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2284   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2285   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2286   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2287     // True -> 7
2288   default:
2289     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
2290     return 0;
2291   }
2292 }
2293
2294 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
2295 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
2296 /// predicate by reference.
2297 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
2298   isOrdered = false;
2299   switch (CC) {
2300   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
2301   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
2302   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
2303   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
2304   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
2305   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
2306   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
2307   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
2308   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
2309   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
2310   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
2311   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
2312   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
2313   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
2314     // True -> 7
2315   default:
2316     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
2317     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
2318     return 0;
2319   }
2320 }
2321
2322 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2323 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand
2324 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2325 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
2326 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2327   switch (code) {
2328   default: llvm_unreachable("Illegal ICmp code!");
2329   case  0: return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
2330   case  1:
2331     if (sign)
2332       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2333     else
2334       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2335   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2336   case  3:
2337     if (sign)
2338       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2339     else
2340       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2341   case  4:
2342     if (sign)
2343       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2344     else
2345       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2346   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2347   case  6:
2348     if (sign)
2349       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2350     else
2351       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2352   case  7: return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
2353   }
2354 }
2355
2356 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
2357 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
2358 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
2359 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
2360                            Value *LHS, Value *RHS) {
2361   switch (code) {
2362   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
2363   case  0:
2364     if (isordered)
2365       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
2366     else
2367       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
2368   case  1:
2369     if (isordered)
2370       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
2371     else
2372       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
2373   case  2:
2374     if (isordered)
2375       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
2376     else
2377       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
2378   case  3:
2379     if (isordered)
2380       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
2381     else
2382       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
2383   case  4:
2384     if (isordered)
2385       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
2386     else
2387       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
2388   case  5:
2389     if (isordered)
2390       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
2391     else
2392       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
2393   case  6:
2394     if (isordered)
2395       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
2396     else
2397       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
2398   case  7: return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
2399   }
2400 }
2401
2402 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
2403 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
2404 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2405   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
2406          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
2407          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
2408 }
2409
2410 namespace {
2411 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2412 struct FoldICmpLogical {
2413   InstCombiner &IC;
2414   Value *LHS, *RHS;
2415   ICmpInst::Predicate pred;
2416   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2417     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2418       pred(ICI->getPredicate()) {}
2419   bool shouldApply(Value *V) const {
2420     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2421       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2422         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
2423                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
2424     return false;
2425   }
2426   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2427     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2428     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2429       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2430       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2431     }
2432
2433     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2434     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2435     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2436     unsigned Code;
2437     switch (Log.getOpcode()) {
2438     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2439     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2440     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2441     default: llvm_unreachable("Illegal logical opcode!"); return 0;
2442     }
2443
2444     bool isSigned = RHSICI->isSigned() || ICI->isSigned();
2445     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2446     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2447       return I;
2448     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2449     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2450   }
2451 };
2452 } // end anonymous namespace
2453
2454 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2455 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2456 // guaranteed to be a binary operator.
2457 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2458                                     ConstantInt *OpRHS,
2459                                     ConstantInt *AndRHS,
2460                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2461   Value *X = Op->getOperand(0);
2462   Constant *Together = 0;
2463   if (!Op->isShift())
2464     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
2465
2466   switch (Op->getOpcode()) {
2467   case Instruction::Xor:
2468     if (Op->hasOneUse()) {
2469       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2470       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
2471       And->takeName(Op);
2472       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
2473     }
2474     break;
2475   case Instruction::Or:
2476     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2477       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2478
2479     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2480       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2481       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
2482       Or->takeName(Op);
2483       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
2484     }
2485     break;
2486   case Instruction::Add:
2487     if (Op->hasOneUse()) {
2488       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2489       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2490       // single bit constant.
2491       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
2492
2493       // If there is only one bit set...
2494       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2495         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2496         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2497         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2498         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
2499
2500         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2501         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2502           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2503           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2504           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2505           // no effect.
2506           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2507             TheAnd.setOperand(0, X);
2508             return &TheAnd;
2509           } else {
2510             // Pull the XOR out of the AND.
2511             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
2512             NewAnd->takeName(Op);
2513             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
2514           }
2515         }
2516       }
2517     }
2518     break;
2519
2520   case Instruction::Shl: {
2521     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2522     // the anded constant includes them, clear them now!
2523     //
2524     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
2525     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
2526     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
2527     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getContext(),
2528                                        AndRHS->getValue() & ShlMask);
2529
2530     if (CI->getValue() == ShlMask) {
2531     // Masking out bits that the shift already masks
2532       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
2533     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
2534       TheAnd.setOperand(1, CI);
2535       return &TheAnd;
2536     }
2537     break;
2538   }
2539   case Instruction::LShr: {
2540     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2541     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
2542     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
2543     //
2544     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
2545     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
2546     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
2547     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Op->getContext(),
2548                                        AndRHS->getValue() & ShrMask);
2549
2550     if (CI->getValue() == ShrMask) {
2551     // Masking out bits that the shift already masks.
2552       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
2553     } else if (CI != AndRHS) {
2554       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
2555       return &TheAnd;
2556     }
2557     break;
2558   }
2559   case Instruction::AShr:
2560     // Signed shr.
2561     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
2562     // with an and.
2563     if (Op->hasOneUse()) {
2564       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
2565       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
2566       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
2567       Constant *C = ConstantInt::get(Op->getContext(),
2568                                      AndRHS->getValue() & ShrMask);
2569       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
2570         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
2571         // Make the argument unsigned.
2572         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
2573         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
2574         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
2575       }
2576     }
2577     break;
2578   }
2579   return 0;
2580 }
2581
2582
2583 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
2584 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
2585 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
2586 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
2587 /// insert new instructions.
2588 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
2589                                            bool isSigned, bool Inside,
2590                                            Instruction &IB) {
2591   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
2592             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
2593          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
2594
2595   if (Inside) {
2596     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
2597       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
2598
2599     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
2600     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
2601       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
2602         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
2603       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
2604     }
2605
2606     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
2607     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2608     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
2609     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
2610     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
2611   }
2612
2613   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
2614     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
2615
2616   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
2617   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
2618   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
2619     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
2620         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
2621     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
2622   }
2623
2624   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
2625   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
2626   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
2627   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
2628   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
2629   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
2630 }
2631
2632 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
2633 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
2634 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
2635 // not, since all 1s are not contiguous.
2636 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
2637   const APInt& V = Val->getValue();
2638   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
2639   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
2640
2641   // look for the first zero bit after the run of ones
2642   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
2643   // look for the first non-zero bit
2644   ME = V.getActiveBits();
2645   return true;
2646 }
2647
2648 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
2649 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
2650 /// the following xforms:
2651 ///
2652 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
2653 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2654 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2655 ///
2656 /// return (A +/- B).
2657 ///
2658 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
2659                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
2660                                         Instruction &I) {
2661   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2662   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
2663       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
2664
2665   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2666
2667   switch (LHSI->getOpcode()) {
2668   default: return 0;
2669   case Instruction::And:
2670     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
2671       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
2672       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
2673            Mask->getValue().countPopulation()) ==
2674           Mask->getValue().getBitWidth())
2675         break;
2676
2677       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
2678       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
2679       // is all N is, ignore it.
2680       uint32_t MB = 0, ME = 0;
2681       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
2682         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
2683         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
2684         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
2685           break;
2686       }
2687     }
2688     return 0;
2689   case Instruction::Or:
2690   case Instruction::Xor:
2691     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
2692     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
2693          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
2694         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
2695       break;
2696     return 0;
2697   }
2698
2699   if (isSub)
2700     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2701   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2702 }
2703
2704 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
2705 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
2706                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
2707   Value *Val, *Val2;
2708   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2709   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
2710
2711   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
2712   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
2713                          m_ConstantInt(LHSCst))) ||
2714       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
2715                          m_ConstantInt(RHSCst))))
2716     return 0;
2717
2718   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
2719     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
2720     // where C is a power of 2
2721     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
2722         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
2723       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
2724       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
2725     }
2726
2727     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
2728     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
2729       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
2730       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
2731     }
2732   }
2733
2734   // From here on, we only handle:
2735   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
2736   if (Val != Val2) return 0;
2737
2738   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
2739   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2740       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2741       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
2742       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
2743     return 0;
2744
2745   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
2746   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
2747     return 0;
2748
2749   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2750   bool ShouldSwap;
2751   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
2752       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
2753        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
2754     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
2755   else
2756     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
2757
2758   if (ShouldSwap) {
2759     std::swap(LHS, RHS);
2760     std::swap(LHSCst, RHSCst);
2761     std::swap(LHSCC, RHSCC);
2762   }
2763
2764   // At this point, we know we have have two icmp instructions
2765   // comparing a value against two constants and and'ing the result
2766   // together.  Because of the above check, we know that we only have
2767   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
2768   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants
2769   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
2770   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2771
2772   switch (LHSCC) {
2773   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2774   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2775     switch (RHSCC) {
2776     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2777     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
2778     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
2779     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
2780       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2781     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
2782     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
2783     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
2784       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2785     }
2786   case ICmpInst::ICMP_NE:
2787     switch (RHSCC) {
2788     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2789     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2790       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
2791         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
2792       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
2793     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2794       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
2795         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
2796       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
2797     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
2798     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
2799     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
2800       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2801     case ICmpInst::ICMP_NE:
2802       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
2803         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2804         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
2805         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
2806                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
2807       }
2808       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
2809     }
2810     break;
2811   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2812     switch (RHSCC) {
2813     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2814     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
2815     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
2816       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2817     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
2818       break;
2819     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
2820     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
2821       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2822     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
2823       break;
2824     }
2825     break;
2826   case ICmpInst::ICMP_SLT:
2827     switch (RHSCC) {
2828     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2829     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
2830     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
2831       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2832     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
2833       break;
2834     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
2835     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
2836       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2837     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
2838       break;
2839     }
2840     break;
2841   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2842     switch (RHSCC) {
2843     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2844     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
2845     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
2846       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2847     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
2848       break;
2849     case ICmpInst::ICMP_NE:
2850       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
2851         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
2852       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
2853     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
2854       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
2855                              RHSCst, false, true, I);
2856     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
2857       break;
2858     }
2859     break;
2860   case ICmpInst::ICMP_SGT:
2861     switch (RHSCC) {
2862     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2863     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
2864     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
2865       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2866     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
2867       break;
2868     case ICmpInst::ICMP_NE:
2869       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
2870         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
2871       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
2872     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
2873       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
2874                              RHSCst, true, true, I);
2875     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
2876       break;
2877     }
2878     break;
2879   }
2880
2881   return 0;
2882 }
2883
2884 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
2885                                           FCmpInst *RHS) {
2886
2887   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
2888       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
2889     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
2890     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
2891       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
2892         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
2893         // false.
2894         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
2895           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2896         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
2897                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
2898       }
2899
2900     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
2901     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
2902     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
2903         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
2904       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
2905                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
2906     return 0;
2907   }
2908
2909   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
2910   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
2911   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
2912
2913
2914   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
2915     // Swap RHS operands to match LHS.
2916     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
2917     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
2918   }
2919
2920   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
2921     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
2922     if (Op0CC == Op1CC)
2923       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
2924
2925     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2926       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2927     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2928       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2929     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2930       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2931
2932     bool Op0Ordered;
2933     bool Op1Ordered;
2934     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
2935     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
2936     if (Op1Pred == 0) {
2937       std::swap(LHS, RHS);
2938       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
2939       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
2940     }
2941     if (Op0Pred == 0) {
2942       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
2943       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
2944       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
2945         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2946
2947       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
2948       // uno && ord -> false
2949       if (!Op0Ordered)
2950         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2951       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
2952       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS));
2953     }
2954   }
2955
2956   return 0;
2957 }
2958
2959
2960 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
2961   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2962   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2963
2964   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
2965     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2966
2967   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2968   // purpose is to compute bits we don't care about.
2969   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2970     return &I;
2971
2972   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2973     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
2974     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
2975
2976     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
2977     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2978       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
2979       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
2980       switch (Op0I->getOpcode()) {
2981       default: break;
2982       case Instruction::Xor:
2983       case Instruction::Or:
2984         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
2985         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
2986
2987         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
2988           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
2989           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
2990                                              Op0RHS->getName()+".masked");
2991           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
2992         }
2993         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
2994             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
2995           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
2996           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
2997                                              Op0LHS->getName()+".masked");
2998           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
2999         }
3000
3001         break;
3002       case Instruction::Add:
3003         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3004         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3005         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3006         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3007           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3008         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3009           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3010         break;
3011
3012       case Instruction::Sub:
3013         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3014         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3015         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3016         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3017           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3018
3019         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3020         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3021         if (Op0I->hasOneUse()) {
3022           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3023           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3024           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3025
3026           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3027           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3028               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3029             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
3030             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3031           }
3032         }
3033         break;
3034
3035       case Instruction::Shl:
3036       case Instruction::LShr:
3037         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3038         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3039         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3040           Value *NewICmp =
3041             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
3042           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3043         }
3044         break;
3045       }
3046
3047       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3048         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3049           return Res;
3050     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3051       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3052       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3053       // frequently occurs for bitfield accesses.
3054       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3055         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3056             CastOp->getNumOperands() == 2)
3057           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))){
3058             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3059               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3060               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3061               // This will fold the two constants together, which may allow
3062               // other simplifications.
3063               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
3064                 CastOp->getOperand(0), I.getType(),
3065                 CastOp->getName()+".shrunk");
3066               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3067               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3068               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3069               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3070             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3071               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3072               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3073               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3074               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
3075                 // trunc(C1)&C2
3076                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3077             }
3078           }
3079       }
3080     }
3081
3082     // Try to fold constant and into select arguments.
3083     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3084       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3085         return R;
3086     if (isa<PHINode>(Op0))
3087       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3088         return NV;
3089   }
3090
3091
3092   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3093   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
3094     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
3095       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
3096         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3097                                       I.getName()+".demorgan");
3098         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3099       }
3100
3101   {
3102     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3103     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3104     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3105         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
3106         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
3107       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3108
3109     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3110     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3111         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
3112         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
3113       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3114
3115     if (Op0->hasOneUse() &&
3116         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3117       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3118         I.swapOperands();     // Simplify below
3119         std::swap(Op0, Op1);
3120       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3121         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3122         I.swapOperands();     // Simplify below
3123         std::swap(Op0, Op1);
3124       }
3125     }
3126
3127     if (Op1->hasOneUse() &&
3128         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3129       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3130         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3131         std::swap(A, B);
3132       }
3133       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
3134         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
3135     }
3136
3137     // (A&((~A)|B)) -> A&B
3138     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
3139         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
3140       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
3141     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
3142         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
3143       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
3144   }
3145
3146   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3147     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3148     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3149       return R;
3150
3151     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3152       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
3153         return Res;
3154   }
3155
3156   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3157   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3158     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3159       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3160         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3161         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
3162             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
3163             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3164             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
3165                               I.getType(), TD) &&
3166             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
3167                               I.getType(), TD)) {
3168           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3169                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
3170           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3171         }
3172       }
3173
3174   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3175   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3176     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3177       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
3178           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3179           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3180         Value *NewOp =
3181           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
3182                              SI0->getName());
3183         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
3184                                       SI1->getOperand(1));
3185       }
3186   }
3187
3188   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
3189   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3190     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
3191       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
3192         return Res;
3193   }
3194
3195   return Changed ? &I : 0;
3196 }
3197
3198 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
3199 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
3200 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
3201 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
3202 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
3203 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
3204 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
3205 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
3206 /// match.
3207 ///
3208 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
3209 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
3210 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
3211 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
3212 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
3213 /// byte of ByteValues is actually being set.
3214 ///
3215 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
3216 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
3217 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
3218 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
3219 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
3220 ///
3221 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
3222                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3223   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
3224     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
3225     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3226       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
3227                                ByteValues) ||
3228              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
3229                                ByteValues);
3230     }
3231
3232     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
3233     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
3234     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3235       unsigned ShAmt =
3236         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
3237       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
3238       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
3239         return true;
3240
3241       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
3242       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3243         // X << 2 -> collect(X, +2)
3244         OverallLeftShift += ByteShift;
3245         ByteMask >>= ByteShift;
3246       } else {
3247         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
3248         OverallLeftShift -= ByteShift;
3249         ByteMask <<= ByteShift;
3250         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
3251       }
3252
3253       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
3254       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
3255
3256       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
3257                                ByteValues);
3258     }
3259
3260     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
3261     // corresponding bytes in ByteMask.
3262     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
3263         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3264       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
3265       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
3266       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
3267       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
3268
3269       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
3270         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
3271         // the and mask is.
3272         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
3273           continue;
3274
3275         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
3276         APInt MaskB = AndMask & Byte;
3277         if (MaskB == 0) {
3278           ByteMask &= ~(1U << i);
3279           continue;
3280         }
3281
3282         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
3283         if (MaskB != Byte)
3284           return true;
3285
3286         // Otherwise, this byte is kept.
3287       }
3288
3289       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
3290                                ByteValues);
3291     }
3292   }
3293
3294   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
3295   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
3296   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
3297   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
3298   // their ultimate destination.
3299   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
3300   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
3301
3302   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
3303   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
3304   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
3305   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
3306   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
3307   // low part, it must be shifted left.
3308   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
3309   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
3310     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
3311       return true;
3312   } else {
3313     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
3314       return true;
3315   }
3316
3317   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3318   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3319   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
3320     return true;
3321   ByteValues[DestByteNo] = V;
3322   return false;
3323 }
3324
3325 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3326 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3327 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3328   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3329   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
3330       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
3331       ITy->getBitWidth() > 32*8)
3332     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3333
3334   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3335   /// defines each byte.
3336   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3337   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3338
3339   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3340   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
3341   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
3342     return 0;
3343
3344   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3345   Value *V = ByteValues[0];
3346   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3347
3348   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3349   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3350     if (ByteValues[i] != V)
3351       return 0;
3352   const Type *Tys[] = { ITy };
3353   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3354   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3355   return CallInst::Create(F, V);
3356 }
3357
3358 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
3359 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
3360 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
3361 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
3362                                          Value *C, Value *D) {
3363   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
3364   Value *Cond = 0;
3365   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
3366     return 0;
3367
3368   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
3369   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
3370     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
3371   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
3372     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
3373   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
3374   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
3375     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
3376   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
3377     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
3378   return 0;
3379 }
3380
3381 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
3382 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
3383                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3384   Value *Val, *Val2;
3385   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3386   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3387
3388   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
3389   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3390       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3391     return 0;
3392
3393
3394   // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
3395   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC &&
3396       LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
3397     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
3398     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3399   }
3400
3401   // From here on, we only handle:
3402   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3403   if (Val != Val2) return 0;
3404
3405   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3406   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3407       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3408       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3409       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3410     return 0;
3411
3412   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3413   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3414     return 0;
3415
3416   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3417   bool ShouldSwap;
3418   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
3419       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
3420        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
3421     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3422   else
3423     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3424
3425   if (ShouldSwap) {
3426     std::swap(LHS, RHS);
3427     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3428     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3429   }
3430
3431   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3432   // comparing a value against two constants and or'ing the result
3433   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3434   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3435   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3436   // equal.
3437   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3438
3439   switch (LHSCC) {
3440   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3441   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3442     switch (RHSCC) {
3443     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3444     case ICmpInst::ICMP_EQ:
3445       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
3446         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3447         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3448         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
3449         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3450         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3451       }
3452       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3453     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3454     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3455       break;
3456     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3457     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3458     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3459       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3460     }
3461     break;
3462   case ICmpInst::ICMP_NE:
3463     switch (RHSCC) {
3464     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3465     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3466     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3467     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3468       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3469     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3470     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3471     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3472       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3473     }
3474     break;
3475   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3476     switch (RHSCC) {
3477     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3478     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3479       break;
3480     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
3481       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
3482       // this can cause overflow.
3483       if (RHSCst->isMaxValue(false))
3484         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3485       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
3486                              false, false, I);
3487     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
3488       break;
3489     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
3490     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
3491       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3492     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
3493       break;
3494     }
3495     break;
3496   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3497     switch (RHSCC) {
3498     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3499     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
3500       break;
3501     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
3502       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
3503       // this can cause overflow.
3504       if (RHSCst->isMaxValue(true))
3505         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3506       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
3507                              true, false, I);
3508     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
3509       break;
3510     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
3511     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
3512       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3513     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
3514       break;
3515     }
3516     break;
3517   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3518     switch (RHSCC) {
3519     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3520     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
3521     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
3522       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3523     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
3524       break;
3525     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
3526     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
3527       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3528     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
3529       break;
3530     }
3531     break;
3532   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3533     switch (RHSCC) {
3534     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3535     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
3536     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
3537       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3538     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
3539       break;
3540     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
3541     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
3542       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3543     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
3544       break;
3545     }
3546     break;
3547   }
3548   return 0;
3549 }
3550
3551 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
3552                                          FCmpInst *RHS) {
3553   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
3554       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
3555       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
3556     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3557       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3558         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3559         // true.
3560         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3561           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3562
3563         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
3564         // rest.
3565         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
3566                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
3567       }
3568
3569     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
3570     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
3571     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
3572         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
3573       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
3574                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
3575
3576     return 0;
3577   }
3578
3579   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
3580   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
3581   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
3582
3583   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
3584     // Swap RHS operands to match LHS.
3585     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
3586     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
3587   }
3588   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
3589     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
3590     if (Op0CC == Op1CC)
3591       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
3592                           Op0LHS, Op0RHS);
3593     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
3594       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3595     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3596       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3597     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3598       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3599     bool Op0Ordered;
3600     bool Op1Ordered;
3601     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
3602     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
3603     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
3604       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
3605       // or'ed predicates.
3606       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS);
3607       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3608         return I;
3609       // Otherwise, it's a constant boolean value...
3610       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
3611     }
3612   }
3613   return 0;
3614 }
3615
3616 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
3617 ///
3618 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
3619 ///
3620 /// into:
3621 ///
3622 ///     (A & C1) | B
3623 ///
3624 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
3625 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
3626                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
3627   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3628   if (!CI1) return 0;
3629
3630   Value *V1 = 0;
3631   ConstantInt *CI2 = 0;
3632   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
3633
3634   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
3635   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
3636
3637   if (V1 == A || V1 == B) {
3638     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
3639     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
3640   }
3641
3642   return 0;
3643 }
3644
3645 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3646   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3647   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3648
3649   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
3650     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
3651
3652
3653   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
3654   // purpose is to compute bits we don't care about.
3655   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3656     return &I;
3657
3658   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3659     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3660     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3661     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
3662         isOnlyUse(Op0)) {
3663       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
3664       Or->takeName(Op0);
3665       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
3666                          ConstantInt::get(I.getContext(),
3667                                           RHS->getValue() | C1->getValue()));
3668     }
3669
3670     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3671     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
3672         isOnlyUse(Op0)) {
3673       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
3674       Or->takeName(Op0);
3675       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
3676                  ConstantInt::get(I.getContext(),
3677                                   C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3678     }
3679
3680     // Try to fold constant and into select arguments.
3681     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3682       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3683         return R;
3684     if (isa<PHINode>(Op0))
3685       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3686         return NV;
3687   }
3688
3689   Value *A = 0, *B = 0;
3690   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3691
3692   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3693   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3694   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3695       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3696       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3697        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3698     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3699       return BSwap;
3700   }
3701
3702   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3703   if (Op0->hasOneUse() &&
3704       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3705       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3706     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
3707     NOr->takeName(Op0);
3708     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3709   }
3710
3711   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3712   if (Op1->hasOneUse() &&
3713       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3714       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3715     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
3716     NOr->takeName(Op0);
3717     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3718   }
3719
3720   // (A & C)|(B & D)
3721   Value *C = 0, *D = 0;
3722   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3723       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3724     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3725     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3726     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3727     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3728       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3729       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3730       // replace with V+N.
3731       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3732         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3733             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3734           // Add commutes, try both ways.
3735           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3736             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3737           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3738             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3739         }
3740         // Or commutes, try both ways.
3741         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3742             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3743           // Add commutes, try both ways.
3744           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3745             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3746           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3747             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3748         }
3749       }
3750
3751       // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
3752       // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
3753       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
3754         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
3755             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
3756              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
3757           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
3758                                ConstantInt::get(A->getContext(),
3759                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
3760         // Or commutes, try both ways.
3761         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
3762             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
3763              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
3764           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
3765                                ConstantInt::get(B->getContext(),
3766                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
3767       }
3768     }
3769
3770     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3771     // terms for V1 & (V2|V3).
3772     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3773       V1 = 0;
3774       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3775         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3776       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3777         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3778       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3779         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3780       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3781         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3782
3783       if (V1) {
3784         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
3785         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
3786       }
3787     }
3788
3789     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
3790     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
3791       return Match;
3792     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
3793       return Match;
3794     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
3795       return Match;
3796     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
3797       return Match;
3798
3799     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
3800     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
3801          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
3802       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
3803     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
3804     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
3805          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
3806       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
3807     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
3808     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
3809          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
3810       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3811     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
3812     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
3813          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
3814       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
3815   }
3816
3817   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3818   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3819     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3820       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
3821           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3822           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3823         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
3824                                          SI0->getName());
3825         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
3826                                       SI1->getOperand(1));
3827       }
3828   }
3829
3830   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
3831   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
3832       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
3833     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
3834     if (Ret) return Ret;
3835   }
3836   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
3837   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
3838       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
3839     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
3840     if (Ret) return Ret;
3841   }
3842
3843   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3844   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
3845     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
3846       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
3847         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
3848                                         I.getName()+".demorgan");
3849         return BinaryOperator::CreateNot(And);
3850       }
3851
3852   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3853   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3854     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3855       return R;
3856
3857     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
3858       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
3859         return Res;
3860   }
3861
3862   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
3863   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3864     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3865       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
3866         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
3867             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
3868           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3869           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
3870               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
3871               // Only do this if the casts both really cause code to be
3872               // generated.
3873               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
3874                                 I.getType(), TD) &&
3875               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
3876                                 I.getType(), TD)) {
3877             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
3878                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
3879             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3880           }
3881         }
3882       }
3883   }
3884
3885
3886   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
3887   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3888     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
3889       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
3890         return Res;
3891   }
3892
3893   return Changed ? &I : 0;
3894 }
3895
3896 namespace {
3897
3898 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
3899 struct XorSelf {
3900   Value *RHS;
3901   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
3902   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
3903   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
3904     return &Xor;
3905   }
3906 };
3907
3908 }
3909
3910 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
3911   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3912   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3913
3914   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3915     if (isa<UndefValue>(Op0))
3916       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
3917       // idiom (misuse).
3918       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3919     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
3920   }
3921
3922   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
3923   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
3924     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
3925     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3926   }
3927
3928   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
3929   // purpose is to compute bits we don't care about.
3930   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3931     return &I;
3932   if (isa<VectorType>(I.getType()))
3933     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
3934       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
3935
3936   // Is this a ~ operation?
3937   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
3938     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
3939       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
3940           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3941         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
3942         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
3943         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
3944           Op0I->swapOperands();
3945         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
3946           Value *NotY =
3947             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
3948                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
3949           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
3950             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
3951           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
3952         }
3953
3954         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
3955         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
3956         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
3957             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
3958           Value *NotX =
3959             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
3960           Value *NotY =
3961             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
3962           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
3963             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
3964           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
3965         }
3966       }
3967     }
3968   }
3969
3970
3971   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3972     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse()) {
3973       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
3974       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3975         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
3976                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
3977
3978       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
3979         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
3980                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
3981     }
3982
3983     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
3984     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3985       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
3986         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
3987           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
3988           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
3989               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode,
3990                                            ConstantInt::getTrue(I.getContext()),
3991                                             Op0C->getDestTy()))) {
3992             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
3993             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
3994           }
3995         }
3996       }
3997     }
3998
3999     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4000       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4001       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4002         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4003           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4004           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4005                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4006           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4007         }
4008
4009       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4010         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4011           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4012           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4013             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4014             return BinaryOperator::CreateSub(
4015                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4016                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4017                                       Op0I->getOperand(0));
4018           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4019             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4020             Constant *C = ConstantInt::get(I.getContext(),
4021                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4022             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4023
4024           }
4025         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4026           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4027           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4028             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4029             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4030             // NewRHS.
4031             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
4032             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
4033                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4034             Worklist.Add(Op0I);
4035             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4036             I.setOperand(1, NewRHS);
4037             return &I;
4038           }
4039         }
4040       }
4041     }
4042
4043     // Try to fold constant and into select arguments.
4044     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4045       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4046         return R;
4047     if (isa<PHINode>(Op0))
4048       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4049         return NV;
4050   }
4051
4052   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4053     if (X == Op1)
4054       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4055
4056   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4057     if (X == Op0)
4058       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4059
4060
4061   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4062   if (Op1I) {
4063     Value *A, *B;
4064     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4065       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4066         Op1I->swapOperands();
4067         I.swapOperands();
4068         std::swap(Op0, Op1);
4069       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4070         I.swapOperands();     // Simplified below.
4071         std::swap(Op0, Op1);
4072       }
4073     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
4074       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
4075     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
4076       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
4077     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4078                Op1I->hasOneUse()){
4079       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4080         Op1I->swapOperands();
4081         std::swap(A, B);
4082       }
4083       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4084         I.swapOperands();     // Simplified below.
4085         std::swap(Op0, Op1);
4086       }
4087     }
4088   }
4089
4090   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4091   if (Op0I) {
4092     Value *A, *B;
4093     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4094         Op0I->hasOneUse()) {
4095       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4096         std::swap(A, B);
4097       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
4098         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
4099     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
4100       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
4101     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
4102       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
4103     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4104                Op0I->hasOneUse()){
4105       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4106         std::swap(A, B);
4107       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4108           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4109         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
4110       }
4111     }
4112   }
4113
4114   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4115   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() &&
4116       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() &&
4117       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4118       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4119     Value *NewOp =
4120       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
4121                          Op0I->getName());
4122     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp,
4123                                   Op1I->getOperand(1));
4124   }
4125
4126   if (Op0I && Op1I) {
4127     Value *A, *B, *C, *D;
4128     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4129     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4130         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4131       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4132         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4133     }
4134     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4135     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4136         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4137       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4138         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4139     }
4140
4141     // (A & B)^(C & D)
4142     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4143         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4144         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4145       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4146       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4147       if (A == C)
4148         X = A, Y = B, Z = D;
4149       else if (A == D)
4150         X = A, Y = B, Z = C;
4151       else if (B == C)
4152         X = B, Y = A, Z = D;
4153       else if (B == D)
4154         X = B, Y = A, Z = C;
4155
4156       if (X) {
4157         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
4158         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4159       }
4160     }
4161   }
4162
4163   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4164   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4165     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4166       return R;
4167
4168   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4169   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4170     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4171       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4172         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4173         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4174             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4175             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
4176                               I.getType(), TD) &&
4177             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
4178                               I.getType(), TD)) {
4179           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4180                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
4181           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4182         }
4183       }
4184   }
4185
4186   return Changed ? &I : 0;
4187 }
4188
4189 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx) {
4190   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
4191 }
4192
4193 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
4194                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
4195                            bool IsSigned) {
4196   if (IsSigned)
4197     if (In2->getValue().isNegative())
4198       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4199     else
4200       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4201   else
4202     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4203 }
4204
4205 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4206 /// overflowed for this type.
4207 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
4208                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
4209   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
4210
4211   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
4212     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
4213       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
4214       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
4215                          ExtractElement(In1, Idx),
4216                          ExtractElement(In2, Idx),
4217                          IsSigned))
4218         return true;
4219     }
4220     return false;
4221   }
4222
4223   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
4224                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
4225                         IsSigned);
4226 }
4227
4228 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
4229                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
4230                            bool IsSigned) {
4231   if (IsSigned)
4232     if (In2->getValue().isNegative())
4233       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4234     else
4235       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4236   else
4237     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
4238 }
4239
4240 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
4241 /// overflowed for this type.
4242 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
4243                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
4244   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
4245
4246   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
4247     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
4248       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
4249       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
4250                          ExtractElement(In1, Idx),
4251                          ExtractElement(In2, Idx),
4252                          IsSigned))
4253         return true;
4254     }
4255     return false;
4256   }
4257
4258   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
4259                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
4260                         IsSigned);
4261 }
4262
4263
4264 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4265 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4266 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
4267                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4268                                        Instruction &I) {
4269   // Look through bitcasts.
4270   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
4271     RHS = BCI->getOperand(0);
4272
4273   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4274   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
4275     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4276     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
4277     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
4278     // output an optimized form.
4279     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
4280
4281     // If not, synthesize the offset the hard way.
4282     if (Offset == 0)
4283       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
4284     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4285                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4286   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
4287     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4288     // compare the base pointer.
4289     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4290       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4291       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4292                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4293       if (IndicesTheSame)
4294         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4295           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4296             IndicesTheSame = false;
4297             break;
4298           }
4299
4300       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4301       if (IndicesTheSame)
4302         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
4303                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4304
4305       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4306       // different, bail out.
4307       return 0;
4308     }
4309
4310     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4311     bool AllZeros = true;
4312     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4313       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4314           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4315         AllZeros = false;
4316         break;
4317       }
4318     if (AllZeros)
4319       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4320                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4321
4322     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4323     AllZeros = true;
4324     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4325       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4326           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4327         AllZeros = false;
4328         break;
4329       }
4330     if (AllZeros)
4331       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4332
4333     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4334       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4335       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4336       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4337       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4338         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4339           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4340                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4341             // Irreconcilable differences.
4342             NumDifferences = 2;
4343             break;
4344           } else {
4345             if (NumDifferences++) break;
4346             DiffOperand = i;
4347           }
4348         }
4349
4350       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4351         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4352                                ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(I.getContext()),
4353                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
4354
4355       else if (NumDifferences == 1) {
4356         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4357         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4358         // Make sure we do a signed comparison here.
4359         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4360       }
4361     }
4362
4363     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4364     // the result to fold to a constant!
4365     if (TD &&
4366         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4367         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4368       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4369       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
4370       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, *this);
4371       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4372     }
4373   }
4374   return 0;
4375 }
4376
4377 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
4378 ///
4379 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
4380                                                 Instruction *LHSI,
4381                                                 Constant *RHSC) {
4382   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
4383   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
4384
4385   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
4386   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
4387   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
4388   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
4389
4390   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
4391   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
4392   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
4393   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
4394
4395   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
4396   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
4397   if (LHSUnsigned)
4398     ++InputSize;
4399
4400   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
4401   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
4402     return 0;
4403
4404   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
4405   // will always come through as an integer value and we know the constant is
4406   // not a NAN (it would have been previously simplified).
4407   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
4408
4409   ICmpInst::Predicate Pred;
4410   switch (I.getPredicate()) {
4411   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
4412   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
4413   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
4414     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4415     break;
4416   case FCmpInst::FCMP_UGT:
4417   case FCmpInst::FCMP_OGT:
4418     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
4419     break;
4420   case FCmpInst::FCMP_UGE:
4421   case FCmpInst::FCMP_OGE:
4422     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
4423     break;
4424   case FCmpInst::FCMP_ULT:
4425   case FCmpInst::FCMP_OLT:
4426     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
4427     break;
4428   case FCmpInst::FCMP_ULE:
4429   case FCmpInst::FCMP_OLE:
4430     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
4431     break;
4432   case FCmpInst::FCMP_UNE:
4433   case FCmpInst::FCMP_ONE:
4434     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4435     break;
4436   case FCmpInst::FCMP_ORD:
4437     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4438   case FCmpInst::FCMP_UNO:
4439     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4440   }
4441
4442   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
4443
4444   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
4445
4446   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
4447   // comparing an i8 to 300.0.
4448   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
4449
4450   if (!LHSUnsigned) {
4451     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
4452     // and large values.
4453     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4454     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
4455                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
4456     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
4457       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
4458           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
4459         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4460       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4461     }
4462   } else {
4463     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
4464     // +INF and large values.
4465     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4466     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
4467                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
4468     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
4469       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
4470           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
4471         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4472       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4473     }
4474   }
4475
4476   if (!LHSUnsigned) {
4477     // See if the RHS value is < SignedMin.
4478     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4479     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
4480                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
4481     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
4482       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
4483           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
4484         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4485       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4486     }
4487   }
4488
4489   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
4490   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
4491   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
4492   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
4493   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
4494     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
4495     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
4496   if (!RHS.isZero()) {
4497     bool Equal = LHSUnsigned
4498       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
4499       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
4500     if (!Equal) {
4501       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
4502       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
4503       // zero at this point.
4504       switch (Pred) {
4505       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
4506       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
4507         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4508       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
4509         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4510       case ICmpInst::ICMP_ULE:
4511         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
4512         // (float)int <= -4.4  --> false
4513         if (RHS.isNegative())
4514           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4515         break;
4516       case ICmpInst::ICMP_SLE:
4517         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
4518         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
4519         if (RHS.isNegative())
4520           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
4521         break;
4522       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4523         // (float)int < -4.4   --> false
4524         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
4525         if (RHS.isNegative())
4526           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
4527         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
4528         break;
4529       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4530         // (float)int < -4.4   --> int < -4
4531         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
4532         if (!RHS.isNegative())
4533           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
4534         break;
4535       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4536         // (float)int > 4.4    --> int > 4
4537         // (float)int > -4.4   --> true
4538         if (RHS.isNegative())
4539           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4540         break;
4541       case ICmpInst::ICMP_SGT:
4542         // (float)int > 4.4    --> int > 4
4543         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
4544         if (RHS.isNegative())
4545           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
4546         break;
4547       case ICmpInst::ICMP_UGE:
4548         // (float)int >= -4.4   --> true
4549         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
4550         if (!RHS.isNegative())
4551           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
4552         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
4553         break;
4554       case ICmpInst::ICMP_SGE:
4555         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
4556         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
4557         if (!RHS.isNegative())
4558           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
4559         break;
4560       }
4561     }
4562   }
4563
4564   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
4565   // comparison.
4566   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
4567 }
4568
4569 /// FoldCmpLoadFromIndexedGlobal - Called we see this pattern:
4570 ///   cmp pred (load (gep GV, ...)), cmpcst
4571 /// where GV is a global variable with a constant initializer.  Try to simplify
4572 /// this into some simple computation that does not need the load.  For example
4573 /// we can optimize "icmp eq (load (gep "foo", 0, i)), 0" into "icmp eq i, 3".
4574 ///
4575 /// If AndCst is non-null, then the loaded value is masked with that constant
4576 /// before doing the comparison.  This handles cases like "A[i]&4 == 0".
4577 Instruction *InstCombiner::
4578 FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GetElementPtrInst *GEP, GlobalVariable *GV,
4579                              CmpInst &ICI, ConstantInt *AndCst) {
4580   ConstantArray *Init = dyn_cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
4581   if (Init == 0 || Init->getNumOperands() > 1024) return 0;
4582
4583   // There are many forms of this optimization we can handle, for now, just do
4584   // the simple index into a single-dimensional array.
4585   //
4586   // Require: GEP GV, 0, i {{, constant indices}}
4587   if (GEP->getNumOperands() < 3 ||
4588       !isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(1)) ||
4589       !cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1))->isZero() ||
4590       isa<Constant>(GEP->getOperand(2)))
4591     return 0;
4592
4593   // Check that indices after the variable are constants and in-range for the
4594   // type they index.  Collect the indices.  This is typically for arrays of
4595   // structs.
4596   SmallVector<unsigned, 4> LaterIndices;
4597
4598   const Type *EltTy = cast<ArrayType>(Init->getType())->getElementType();
4599   for (unsigned i = 3, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
4600     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
4601     if (Idx == 0) return 0;  // Variable index.
4602
4603     uint64_t IdxVal = Idx->getZExtValue();
4604     if ((unsigned)IdxVal != IdxVal) return 0; // Too large array index.
4605
4606     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(EltTy))
4607       EltTy = STy->getElementType(IdxVal);
4608     else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(EltTy)) {
4609       if (IdxVal >= ATy->getNumElements()) return 0;
4610       EltTy = ATy->getElementType();
4611     } else {
4612       return 0; // Unknown type.
4613     }
4614
4615     LaterIndices.push_back(IdxVal);
4616   }
4617
4618   enum { Overdefined = -3, Undefined = -2 };
4619
4620   // Variables for our state machines.
4621
4622   // FirstTrueElement/SecondTrueElement - Used to emit a comparison of the form
4623   // "i == 47 | i == 87", where 47 is the first index the condition is true for,
4624   // and 87 is the second (and last) index.  FirstTrueElement is -2 when
4625   // undefined, otherwise set to the first true element.  SecondTrueElement is
4626   // -2 when undefined, -3 when overdefined and >= 0 when that index is true.
4627   int FirstTrueElement = Undefined, SecondTrueElement = Undefined;
4628
4629   // FirstFalseElement/SecondFalseElement - Used to emit a comparison of the
4630   // form "i != 47 & i != 87".  Same state transitions as for true elements.
4631   int FirstFalseElement = Undefined, SecondFalseElement = Undefined;
4632
4633   /// TrueRangeEnd/FalseRangeEnd - In conjunction with First*Element, these
4634   /// define a state machine that triggers for ranges of values that the index
4635   /// is true or false for.  This triggers on things like "abbbbc"[i] == 'b'.
4636   /// This is -2 when undefined, -3 when overdefined, and otherwise the last
4637   /// index in the range (inclusive).  We use -2 for undefined here because we
4638   /// use relative comparisons and don't want 0-1 to match -1.
4639   int TrueRangeEnd = Undefined, FalseRangeEnd = Undefined;
4640
4641   // MagicBitvector - This is a magic bitvector where we set a bit if the
4642   // comparison is true for element 'i'.  If there are 64 elements or less in
4643   // the array, this will fully represent all the comparison results.
4644   uint64_t MagicBitvector = 0;
4645
4646
4647   // Scan the array and see if one of our patterns matches.
4648   Constant *CompareRHS = cast<Constant>(ICI.getOperand(1));
4649   for (unsigned i = 0, e = Init->getNumOperands(); i != e; ++i) {
4650     Constant *Elt = Init->getOperand(i);
4651
4652     // If this is indexing an array of structures, get the structure element.
4653     if (!LaterIndices.empty())
4654       Elt = ConstantExpr::getExtractValue(Elt, LaterIndices.data(),
4655                                           LaterIndices.size());
4656
4657     // If the element is masked, handle it.
4658     if (AndCst) Elt = ConstantExpr::getAnd(Elt, AndCst);
4659
4660     // Find out if the comparison would be true or false for the i'th element.
4661     Constant *C = ConstantFoldCompareInstOperands(ICI.getPredicate(), Elt,
4662                                                   CompareRHS, TD);
4663     // If the result is undef for this element, ignore it.
4664     if (isa<UndefValue>(C)) {
4665       // Extend range state machines to cover this element in case there is an
4666       // undef in the middle of the range.
4667       if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
4668         TrueRangeEnd = i;
4669       if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
4670         FalseRangeEnd = i;
4671       continue;
4672     }
4673
4674     // If we can't compute the result for any of the elements, we have to give
4675     // up evaluating the entire conditional.
4676     if (!isa<ConstantInt>(C)) return 0;
4677
4678     // Otherwise, we know if the comparison is true or false for this element,
4679     // update our state machines.
4680     bool IsTrueForElt = !cast<ConstantInt>(C)->isZero();
4681
4682     // State machine for single/double/range index comparison.
4683     if (IsTrueForElt) {
4684       // Update the TrueElement state machine.
4685       if (FirstTrueElement == Undefined)
4686         FirstTrueElement = TrueRangeEnd = i;  // First true element.
4687       else {
4688         // Update double-compare state machine.
4689         if (SecondTrueElement == Undefined)
4690           SecondTrueElement = i;
4691         else
4692           SecondTrueElement = Overdefined;
4693
4694         // Update range state machine.
4695         if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
4696           TrueRangeEnd = i;
4697         else
4698           TrueRangeEnd = Overdefined;
4699       }
4700     } else {
4701       // Update the FalseElement state machine.
4702       if (FirstFalseElement == Undefined)
4703         FirstFalseElement = FalseRangeEnd = i; // First false element.
4704       else {
4705         // Update double-compare state machine.
4706         if (SecondFalseElement == Undefined)
4707           SecondFalseElement = i;
4708         else
4709           SecondFalseElement = Overdefined;
4710
4711         // Update range state machine.
4712         if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
4713           FalseRangeEnd = i;
4714         else
4715           FalseRangeEnd = Overdefined;
4716       }
4717     }
4718
4719
4720     // If this element is in range, update our magic bitvector.
4721     if (i < 64 && IsTrueForElt)
4722       MagicBitvector |= 1ULL << i;
4723
4724     // If all of our states become overdefined, bail out early.  Since the
4725     // predicate is expensive, only check it every 8 elements.  This is only
4726     // really useful for really huge arrays.
4727     if ((i & 8) == 0 && i >= 64 && SecondTrueElement == Overdefined &&
4728         SecondFalseElement == Overdefined && TrueRangeEnd == Overdefined &&
4729         FalseRangeEnd == Overdefined)
4730       return 0;
4731   }
4732
4733   // Now that we've scanned the entire array, emit our new comparison(s).  We
4734   // order the state machines in complexity of the generated code.
4735   Value *Idx = GEP->getOperand(2);
4736
4737
4738   // If the comparison is only true for one or two elements, emit direct
4739   // comparisons.
4740   if (SecondTrueElement != Overdefined) {
4741     // None true -> false.
4742     if (FirstTrueElement == Undefined)
4743       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(GEP->getContext()));
4744
4745     Value *FirstTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstTrueElement);
4746
4747     // True for one element -> 'i == 47'.
4748     if (SecondTrueElement == Undefined)
4749       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Idx, FirstTrueIdx);
4750
4751     // True for two elements -> 'i == 47 | i == 72'.
4752     Value *C1 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, FirstTrueIdx);
4753     Value *SecondTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), SecondTrueElement);
4754     Value *C2 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, SecondTrueIdx);
4755     return BinaryOperator::CreateOr(C1, C2);
4756   }
4757
4758   // If the comparison is only false for one or two elements, emit direct
4759   // comparisons.
4760   if (SecondFalseElement != Overdefined) {
4761     // None false -> true.
4762     if (FirstFalseElement == Undefined)
4763       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(GEP->getContext()));
4764
4765     Value *FirstFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstFalseElement);
4766
4767     // False for one element -> 'i != 47'.
4768     if (SecondFalseElement == Undefined)
4769       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Idx, FirstFalseIdx);
4770
4771     // False for two elements -> 'i != 47 & i != 72'.
4772     Value *C1 = Builder->CreateICmpNE(Idx, FirstFalseIdx);
4773     Value *SecondFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(),SecondFalseElement);
4774     Value *C2 = Builder->CreateICmpNE(Idx, SecondFalseIdx);
4775     return BinaryOperator::CreateAnd(C1, C2);
4776   }
4777
4778   // If the comparison can be replaced with a range comparison for the elements
4779   // where it is true, emit the range check.
4780   if (TrueRangeEnd != Overdefined) {
4781     assert(TrueRangeEnd != FirstTrueElement && "Should emit single compare");
4782
4783     // Generate (i-FirstTrue) <u (TrueRangeEnd-FirstTrue+1).
4784     if (FirstTrueElement) {
4785       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstTrueElement);
4786       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
4787     }
4788
4789     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
4790                                   TrueRangeEnd-FirstTrueElement+1);
4791     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Idx, End);
4792   }
4793
4794   // False range check.
4795   if (FalseRangeEnd != Overdefined) {
4796     assert(FalseRangeEnd != FirstFalseElement && "Should emit single compare");
4797     // Generate (i-FirstFalse) >u (FalseRangeEnd-FirstFalse).
4798     if (FirstFalseElement) {
4799       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstFalseElement);
4800       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
4801     }
4802
4803     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
4804                                   FalseRangeEnd-FirstFalseElement);
4805     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Idx, End);
4806   }
4807
4808
4809   // If a 32-bit or 64-bit magic bitvector captures the entire comparison state
4810   // of this load, replace it with computation that does:
4811   //   ((magic_cst >> i) & 1) != 0
4812   if (Init->getNumOperands() <= 32 ||
4813       (TD && Init->getNumOperands() <= 64 && TD->isLegalInteger(64))) {
4814     const Type *Ty;
4815     if (Init->getNumOperands() <= 32)
4816       Ty = Type::getInt32Ty(Init->getContext());
4817     else
4818       Ty = Type::getInt64Ty(Init->getContext());
4819     Value *V = Builder->CreateIntCast(Idx, Ty, false);
4820     V = Builder->CreateLShr(ConstantInt::get(Ty, MagicBitvector), V);
4821     V = Builder->CreateAnd(ConstantInt::get(Ty, 1), V);
4822     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, ConstantInt::get(Ty, 0));
4823   }
4824
4825   return 0;
4826 }
4827
4828
4829 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4830   bool Changed = false;
4831
4832   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
4833   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
4834   /// before binary operators.
4835   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
4836     I.swapOperands();
4837     Changed = true;
4838   }
4839
4840   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4841
4842   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
4843     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
4844
4845   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4846   if (Op0 == Op1) {
4847     switch (I.getPredicate()) {
4848     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
4849     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4850     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4851     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4852     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4853       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4854       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4855       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4856       return &I;
4857
4858     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4859     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4860     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4861     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4862       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4863       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4864       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4865       return &I;
4866     }
4867   }
4868
4869   // Handle fcmp with constant RHS
4870   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4871     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4872       switch (LHSI->getOpcode()) {
4873       case Instruction::PHI:
4874         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
4875         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
4876         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
4877         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
4878           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
4879             return NV;
4880         break;
4881       case Instruction::SIToFP:
4882       case Instruction::UIToFP:
4883         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
4884           return NV;
4885         break;
4886       case Instruction::Select: {
4887         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4888         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4889         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4890         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4891         if (LHSI->hasOneUse()) {
4892           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4893             // Fold the known value into the constant operand.
4894             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4895             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4896             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
4897                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
4898           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4899             // Fold the known value into the constant operand.
4900             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4901             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4902             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
4903                                       RHSC, I.getName());
4904           }
4905         }
4906
4907         if (Op1)
4908           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4909         break;
4910       }
4911     case Instruction::Load:
4912       if (GetElementPtrInst *GEP =
4913           dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
4914         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
4915           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
4916               !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
4917             if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
4918               return Res;
4919       }
4920       break;
4921     }
4922   }
4923
4924   return Changed ? &I : 0;
4925 }
4926
4927 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4928   bool Changed = false;
4929
4930   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
4931   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
4932   /// before binary operators.
4933   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
4934     I.swapOperands();
4935     Changed = true;
4936   }
4937
4938   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4939
4940   if (Value *V = SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
4941     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
4942
4943   const Type *Ty = Op0->getType();
4944
4945   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4946   if (Ty == Type::getInt1Ty(I.getContext())) {
4947     switch (I.getPredicate()) {
4948     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
4949     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
4950       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4951       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
4952     }
4953     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
4954       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
4955
4956     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4957       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
4958       // FALL THROUGH
4959     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
4960       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4961       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
4962     }
4963     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4964       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
4965       // FALL THROUGH
4966     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
4967       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
4968       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
4969     }
4970     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4971       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
4972       // FALL THROUGH
4973     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
4974       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4975       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
4976     }
4977     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4978       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
4979       // FALL THROUGH
4980     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
4981       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
4982       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
4983     }
4984     }
4985   }
4986
4987   unsigned BitWidth = 0;
4988   if (TD)
4989     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
4990   else if (Ty->isIntOrIntVector())
4991     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
4992
4993   bool isSignBit = false;
4994
4995   // See if we are doing a comparison with a constant.
4996   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4997     Value *A = 0, *B = 0;
4998
4999     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5000     if (I.isEquality() && CI->isZero() &&
5001         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5002       // (icmp cond A B) if cond is equality
5003       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5004     }
5005
5006     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5007     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5008     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
5009     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
5010     switch (I.getPredicate()) {
5011     default: break;
5012     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5013       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
5014       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
5015                           AddOne(CI));
5016     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5017       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
5018       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5019                           AddOne(CI));
5020     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5021       assert(!CI->isMinValue(false));                  // A >=u MIN -> TRUE
5022       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
5023                           SubOne(CI));
5024     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5025       assert(!CI->isMinValue(true));                   // A >=s MIN -> TRUE
5026       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5027                           SubOne(CI));
5028     }
5029
5030     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5031     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5032     bool UnusedBit;
5033     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5034   }
5035
5036   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5037   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5038   if (BitWidth != 0) {
5039     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
5040     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
5041
5042     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
5043                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5044                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5045                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
5046       return &I;
5047     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
5048                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5049                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
5050       return &I;
5051
5052     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5053     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5054     // EQ and NE we use unsigned values.
5055     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
5056     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
5057     if (I.isSigned()) {
5058       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
5059                                              Op0Min, Op0Max);
5060       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
5061                                              Op1Min, Op1Max);
5062     } else {
5063       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
5064                                                Op0Min, Op0Max);
5065       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
5066                                                Op1Min, Op1Max);
5067     }
5068
5069     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5070     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5071     // that code below can assume that Min != Max.
5072     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
5073       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
5074                           ConstantInt::get(I.getContext(), Op0Min), Op1);
5075     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
5076       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
5077                           ConstantInt::get(I.getContext(), Op1Min));
5078
5079     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5080     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5081     switch (I.getPredicate()) {
5082     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
5083     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5084       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
5085         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5086       break;
5087     case ICmpInst::ICMP_NE:
5088       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
5089         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5090       break;
5091     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5092       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
5093         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5094       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
5095         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5096       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
5097         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5098       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5099         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
5100           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
5101                               SubOne(CI));
5102
5103         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5104         if (CI->isMinValue(true))
5105           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5106                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5107       }
5108       break;
5109     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5110       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
5111         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5112       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
5113         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5114
5115       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
5116         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5117       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5118         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
5119           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
5120                               AddOne(CI));
5121
5122         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5123         if (CI->isMaxValue(true))
5124           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5125                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5126       }
5127       break;
5128     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5129       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
5130         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5131       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
5132         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5133       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
5134         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5135       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5136         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
5137           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
5138                               SubOne(CI));
5139       }
5140       break;
5141     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5142       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
5143         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5144       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
5145         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5146
5147       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
5148         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5149       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5150         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
5151           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
5152                               AddOne(CI));
5153       }
5154       break;
5155     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5156       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
5157       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
5158         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5159       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
5160         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5161       break;
5162     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5163       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
5164       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
5165         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5166       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
5167         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5168       break;
5169     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5170       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
5171       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
5172         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5173       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
5174         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5175       break;
5176     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5177       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
5178       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
5179         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
5180       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
5181         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
5182       break;
5183     }
5184
5185     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
5186     // are known to have the same sign.
5187     if (I.isSigned() &&
5188         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
5189          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
5190       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
5191   }
5192
5193   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5194   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5195   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5196   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5197   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5198   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5199   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5200   if (I.hasOneUse())
5201     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5202       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5203           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5204         return 0;
5205
5206   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5207   // can be folded into the comparison.
5208   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5209     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an
5210     // instruction, see if that instruction also has constants so that the
5211     // instruction can be folded into the icmp
5212     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5213       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5214         return Res;
5215   }
5216
5217   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5218   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5219     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5220       switch (LHSI->getOpcode()) {
5221       case Instruction::GetElementPtr:
5222           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5223         if (RHSC->isNullValue() &&
5224             cast<GetElementPtrInst>(LHSI)->hasAllZeroIndices())
5225           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5226                   Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5227         break;
5228       case Instruction::PHI:
5229         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
5230         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5231         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5232         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5233           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
5234             return NV;
5235         break;
5236       case Instruction::Select: {
5237         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5238         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5239         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5240         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5241         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1)))
5242           Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5243         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2)))
5244           Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5245
5246         // We only want to perform this transformation if it will not lead to
5247         // additional code. This is true if either both sides of the select
5248         // fold to a constant (in which case the icmp is replaced with a select
5249         // which will usually simplify) or this is the only user of the
5250         // select (in which case we are trading a select+icmp for a simpler
5251         // select+icmp).
5252         if ((Op1 && Op2) || (LHSI->hasOneUse() && (Op1 || Op2))) {
5253           if (!Op1)
5254             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
5255                                       RHSC, I.getName());
5256           if (!Op2)
5257             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
5258                                       RHSC, I.getName());
5259           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5260         }
5261         break;
5262       }
5263       case Instruction::Call:
5264         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5265         // can assume it is successful and remove the malloc.
5266         if (isMalloc(LHSI) && LHSI->hasOneUse() &&
5267             isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5268           // Need to explicitly erase malloc call here, instead of adding it to
5269           // Worklist, because it won't get DCE'd from the Worklist since
5270           // isInstructionTriviallyDead() returns false for function calls.
5271           // It is OK to replace LHSI/MallocCall with Undef because the
5272           // instruction that uses it will be erased via Worklist.
5273           if (extractMallocCall(LHSI)) {
5274             LHSI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LHSI->getType()));
5275             EraseInstFromFunction(*LHSI);
5276             return ReplaceInstUsesWith(I,
5277                                ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(I.getContext()),
5278                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
5279           }
5280           if (CallInst* MallocCall = extractMallocCallFromBitCast(LHSI))
5281             if (MallocCall->hasOneUse()) {
5282               MallocCall->replaceAllUsesWith(
5283                                         UndefValue::get(MallocCall->getType()));
5284               EraseInstFromFunction(*MallocCall);
5285               Worklist.Add(LHSI); // The malloc's bitcast use.
5286               return ReplaceInstUsesWith(I,
5287                                ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(I.getContext()),
5288                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
5289             }
5290         }
5291         break;
5292       case Instruction::IntToPtr:
5293         // icmp pred inttoptr(X), null -> icmp pred X, 0
5294         if (RHSC->isNullValue() && TD &&
5295             TD->getIntPtrType(RHSC->getContext()) ==
5296                LHSI->getOperand(0)->getType())
5297           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5298                         Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5299         break;
5300
5301       case Instruction::Load:
5302         // Try to optimize things like "A[i] > 4" to index computations.
5303         if (GetElementPtrInst *GEP =
5304               dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5305           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
5306             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
5307                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
5308               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
5309                 return Res;
5310         }
5311         break;
5312       }
5313   }
5314
5315   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5316   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
5317     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5318       return NI;
5319   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
5320     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5321                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5322       return NI;
5323
5324   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5325   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5326   // now.
5327   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5328     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) &&
5329         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) {
5330       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5331       // operand, where it can often be eliminated completely.
5332       Op0 = CI->getOperand(0);
5333
5334       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5335       // so eliminate it as well.
5336       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5337         Op1 = CI2->getOperand(0);
5338
5339       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5340       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5341         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5342           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5343         } else {
5344           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5345           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
5346         }
5347       }
5348       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5349     }
5350   }
5351
5352   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5353     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5354     // This comes up when you have code like
5355     //   int X = A < B;
5356     //   if (X) ...
5357     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5358     // with a constant or another cast from the same type.
5359     if (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5360       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5361         return R;
5362   }
5363
5364   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5365   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5366     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5367       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5368           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
5369         switch (Op0I->getOpcode()) {
5370         default: break;
5371         case Instruction::Add:
5372         case Instruction::Sub:
5373         case Instruction::Xor:
5374           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5375             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5376                                 Op1I->getOperand(0));
5377           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
5378           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5379             if (CI->getValue().isSignBit()) {
5380               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
5381                                              ? I.getUnsignedPredicate()
5382                                              : I.getSignedPredicate();
5383               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
5384                                   Op1I->getOperand(0));
5385             }
5386
5387             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
5388               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
5389                                              ? I.getUnsignedPredicate()
5390                                              : I.getSignedPredicate();
5391               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
5392               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
5393                                   Op1I->getOperand(0));
5394             }
5395           }
5396           break;
5397         case Instruction::Mul:
5398           if (!I.isEquality())
5399             break;
5400
5401           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5402             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5403             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5404             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5405               const APInt &AP = CI->getValue();
5406               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(),
5407                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5408                                                            AP.getBitWidth() -
5409                                                       AP.countTrailingZeros()));
5410               Value *And1 = Builder->CreateAnd(Op0I->getOperand(0), Mask);
5411               Value *And2 = Builder->CreateAnd(Op1I->getOperand(0), Mask);
5412               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5413             }
5414           }
5415           break;
5416         }
5417       }
5418     }
5419   }
5420
5421   // ~x < ~y --> y < x
5422   { Value *A, *B;
5423     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5424         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5425       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5426   }
5427
5428   if (I.isEquality()) {
5429     Value *A, *B, *C, *D;
5430
5431     // -x == -y --> x == y
5432     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5433         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5434       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5435
5436     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5437       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5438         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5439         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5440                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5441       }
5442
5443       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5444         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5445         ConstantInt *C1, *C2;
5446         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
5447             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
5448           Constant *NC = ConstantInt::get(I.getContext(),
5449                                           C1->getValue() ^ C2->getValue());
5450           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC, "tmp");
5451           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
5452         }
5453
5454         // A^B == A^D -> B == D
5455         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5456         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5457         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5458         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5459       }
5460     }
5461
5462     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5463         (A == Op0 || B == Op0)) {
5464       // A == (A^B)  ->  B == 0
5465       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5466       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5467                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5468     }
5469
5470     // (A-B) == A  ->  B == 0
5471     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
5472       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5473                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5474
5475     // A == (A-B)  ->  B == 0
5476     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
5477       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5478                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5479
5480     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5481     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5482         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5483         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5484       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5485
5486       if (A == C) {
5487         X = B; Y = D; Z = A;
5488       } else if (A == D) {
5489         X = B; Y = C; Z = A;
5490       } else if (B == C) {
5491         X = A; Y = D; Z = B;
5492       } else if (B == D) {
5493         X = A; Y = C; Z = B;
5494       }
5495
5496       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5497         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y, "tmp");
5498         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z, "tmp");
5499         I.setOperand(0, Op1);
5500         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5501         return &I;
5502       }
5503     }
5504   }
5505
5506   {
5507     Value *X; ConstantInt *Cst;
5508     // icmp X+Cst, X
5509     if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op1 == X)
5510       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getPredicate(), Op0);
5511
5512     // icmp X, X+Cst
5513     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op0 == X)
5514       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getSwappedPredicate(), Op1);
5515   }
5516   return Changed ? &I : 0;
5517 }
5518
5519 /// FoldICmpAddOpCst - Fold "icmp pred (X+CI), X".
5520 Instruction *InstCombiner::FoldICmpAddOpCst(ICmpInst &ICI,
5521                                             Value *X, ConstantInt *CI,
5522                                             ICmpInst::Predicate Pred,
5523                                             Value *TheAdd) {
5524   // If we have X+0, exit early (simplifying logic below) and let it get folded
5525   // elsewhere.   icmp X+0, X  -> icmp X, X
5526   if (CI->isZero()) {
5527     bool isTrue = ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred);
5528     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
5529   }
5530
5531   // (X+4) == X -> false.
5532   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
5533     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(X->getContext()));
5534
5535   // (X+4) != X -> true.
5536   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
5537     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(X->getContext()));
5538
5539   // If this is an instruction (as opposed to constantexpr) get NUW/NSW info.
5540   bool isNUW = false, isNSW = false;
5541   if (BinaryOperator *Add = dyn_cast<BinaryOperator>(TheAdd)) {
5542     isNUW = Add->hasNoUnsignedWrap();
5543     isNSW = Add->hasNoSignedWrap();
5544   }
5545
5546   // From this point on, we know that (X+C <= X) --> (X+C < X) because C != 0,
5547   // so the values can never be equal.  Similiarly for all other "or equals"
5548   // operators.
5549
5550   // (X+1) <u X        --> X >u (MAXUINT-1)        --> X != 255
5551   // (X+2) <u X        --> X >u (MAXUINT-2)        --> X > 253
5552   // (X+MAXUINT) <u X  --> X >u (MAXUINT-MAXUINT)  --> X != 0
5553   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULE) {
5554     // If this is an NUW add, then this is always false.
5555     if (isNUW)
5556       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(X->getContext()));
5557
5558     Value *R = ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(CI->getType(), -1ULL), CI);
5559     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X, R);
5560   }
5561
5562   // (X+1) >u X        --> X <u (0-1)        --> X != 255
5563   // (X+2) >u X        --> X <u (0-2)        --> X <u 254
5564   // (X+MAXUINT) >u X  --> X <u (0-MAXUINT)  --> X <u 1  --> X == 0
5565   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE) {
5566     // If this is an NUW add, then this is always true.
5567     if (isNUW)
5568       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(X->getContext()));
5569     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X, ConstantExpr::getNeg(CI));
5570   }
5571
5572   unsigned BitWidth = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5573   ConstantInt *SMax = ConstantInt::get(X->getContext(),
5574                                        APInt::getSignedMaxValue(BitWidth));
5575
5576   // (X+ 1) <s X       --> X >s (MAXSINT-1)          --> X == 127
5577   // (X+ 2) <s X       --> X >s (MAXSINT-2)          --> X >s 125
5578   // (X+MAXSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MAXSINT)    --> X >s 0
5579   // (X+MINSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MINSINT)    --> X >s -1
5580   // (X+ -2) <s X      --> X >s (MAXSINT- -2)        --> X >s 126
5581   // (X+ -1) <s X      --> X >s (MAXSINT- -1)        --> X != 127
5582   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE) {
5583     // If this is an NSW add, then we have two cases: if the constant is
5584     // positive, then this is always false, if negative, this is always true.
5585     if (isNSW) {
5586       bool isTrue = CI->getValue().isNegative();
5587       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
5588     }
5589
5590     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, CI));
5591   }
5592
5593   // (X+ 1) >s X       --> X <s (MAXSINT-(1-1))       --> X != 127
5594   // (X+ 2) >s X       --> X <s (MAXSINT-(2-1))       --> X <s 126
5595   // (X+MAXSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MAXSINT-1)) --> X <s 1
5596   // (X+MINSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MINSINT-1)) --> X <s -2
5597   // (X+ -2) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-2-1))      --> X <s -126
5598   // (X+ -1) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-1-1))      --> X == -128
5599
5600   // If this is an NSW add, then we have two cases: if the constant is
5601   // positive, then this is always true, if negative, this is always false.
5602   if (isNSW) {
5603     bool isTrue = !CI->getValue().isNegative();
5604     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
5605   }
5606
5607   assert(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
5608   Constant *C = ConstantInt::get(X->getContext(), CI->getValue()-1);
5609   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, C));
5610 }
5611
5612 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5613 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5614 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5615                                           ConstantInt *DivRHS) {
5616   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5617   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5618
5619   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide
5620   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5621   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5622   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different
5623   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5624   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't
5625   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails
5626   // if it finds it.
5627   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5628   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
5629     return 0;
5630   if (DivRHS->isZero())
5631     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5632   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
5633     return 0; // The overflow computation also screws up here
5634   if (DivRHS->isOne())
5635     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
5636               // with INT_MIN.
5637
5638   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5639   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and
5640   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check
5641   // instead of computing a divide.
5642   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
5643
5644   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5645   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5646   // as in the LHS instruction that we're folding.
5647   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5648                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5649
5650   // Get the ICmp opcode
5651   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5652
5653   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5654   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5).
5655   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5656   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5657   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5658   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5659   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5660   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5661   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5662
5663   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5664     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5665     LoBound = Prod;
5666     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5667     if (!HiOverflow)
5668       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5669   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5670     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5671       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5672       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5673       HiBound = DivRHS;
5674     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5675       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5676       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5677       if (!HiOverflow)
5678         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5679     } else {                       // (X / pos) op neg
5680       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5681       HiBound = AddOne(Prod);
5682       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5683       if (!LoOverflow) {
5684         ConstantInt* DivNeg =
5685                          cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5686         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, true) ? -1 : 0;
5687        }
5688     }
5689   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5690     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5691       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5692       LoBound = AddOne(DivRHS);
5693       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5694       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5695         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5696         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5697       }
5698     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5699       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5700       HiBound = AddOne(Prod);
5701       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5702       if (!LoOverflow)
5703         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
5704     } else {                       // (X / neg) op neg
5705       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5706       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
5707       if (!HiOverflow)
5708         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5709     }
5710
5711     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5712     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5713   }
5714
5715   Value *X = DivI->getOperand(0);
5716   switch (Pred) {
5717   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
5718   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5719     if (LoOverflow && HiOverflow)
5720       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
5721     else if (HiOverflow)
5722       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
5723                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5724     else if (LoOverflow)
5725       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
5726                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5727     else
5728       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5729   case ICmpInst::ICMP_NE:
5730     if (LoOverflow && HiOverflow)
5731       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
5732     else if (HiOverflow)
5733       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
5734                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5735     else if (LoOverflow)
5736       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
5737                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5738     else
5739       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5740   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5741   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5742     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5743       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
5744     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5745       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
5746     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5747   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5748   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5749     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5750       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
5751     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5752       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
5753     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5754       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5755     else
5756       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5757   }
5758 }
5759
5760
5761 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5762 ///
5763 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5764                                                           Instruction *LHSI,
5765                                                           ConstantInt *RHS) {
5766   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5767
5768   switch (LHSI->getOpcode()) {
5769   case Instruction::Trunc:
5770     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
5771       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
5772       // of the high bits truncated out of x are known.
5773       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
5774              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5775       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
5776       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
5777       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
5778
5779       // If all the high bits are known, we can do this xform.
5780       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
5781         // Pull in the high bits from known-ones set.
5782         APInt NewRHS(RHS->getValue());
5783         NewRHS.zext(SrcBits);
5784         NewRHS |= KnownOne;
5785         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5786                             ConstantInt::get(ICI.getContext(), NewRHS));
5787       }
5788     }
5789     break;
5790
5791   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5792     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5793       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5794       // fold the xor.
5795       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5796           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5797         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5798
5799         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5800         // the operation, just stop using the Xor.
5801         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5802           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5803           Worklist.Add(LHSI);
5804           return &ICI;
5805         }
5806
5807         // Was the old condition true if the operand is positive?
5808         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5809
5810         // If so, the new one isn't.
5811         isTrueIfPositive ^= true;
5812
5813         if (isTrueIfPositive)
5814           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
5815                               SubOne(RHS));
5816         else
5817           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
5818                               AddOne(RHS));
5819       }
5820
5821       if (LHSI->hasOneUse()) {
5822         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
5823         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
5824           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
5825           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
5826                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
5827                                          : ICI.getSignedPredicate();
5828           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
5829                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),
5830                                                RHSV ^ SignBit));
5831         }
5832
5833         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
5834         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
5835           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
5836           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
5837                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
5838                                          : ICI.getSignedPredicate();
5839           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
5840           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
5841                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),
5842                                                RHSV ^ NotSignBit));
5843         }
5844       }
5845     }
5846     break;
5847   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5848     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5849         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5850       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5851
5852       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5853       // and/compare to be the input width without changing the value
5854       // produced, eliminating a cast.
5855       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5856         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5857         // have its sign bit set or if it is an equality comparison.
5858         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5859         // bit would not work.
5860         if (Cast->hasOneUse() &&
5861             (ICI.isEquality() ||
5862              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5863           uint32_t BitWidth =
5864             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5865           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5866           NewCST.zext(BitWidth);
5867           APInt NewCI = RHSV;
5868           NewCI.zext(BitWidth);
5869           Value *NewAnd =
5870             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
5871                            ConstantInt::get(ICI.getContext(), NewCST),
5872                                LHSI->getName());
5873           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5874                               ConstantInt::get(ICI.getContext(), NewCI));
5875         }
5876       }
5877
5878       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5879       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5880       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5881       // access.
5882       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5883       if (Shift && !Shift->isShift())
5884         Shift = 0;
5885
5886       ConstantInt *ShAmt;
5887       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5888       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5889       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5890
5891       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5892       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5893       // rights, as they sign-extend.
5894       if (ShAmt) {
5895         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5896         if (!CanFold) {
5897           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5898           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5899           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5900           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5901
5902           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5903           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) &
5904                AndCST->getValue()) == 0)
5905             CanFold = true;
5906         }
5907
5908         if (CanFold) {
5909           Constant *NewCst;
5910           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5911             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5912           else
5913             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5914
5915           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5916           // compared.
5917           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
5918                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
5919             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5920             // As a special case, check to see if this means that the
5921             // result is always true or false now.
5922             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5923               return ReplaceInstUsesWith(ICI,
5924                                        ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
5925             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5926               return ReplaceInstUsesWith(ICI,
5927                                        ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
5928           } else {
5929             ICI.setOperand(1, NewCst);
5930             Constant *NewAndCST;
5931             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5932               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5933             else
5934               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5935             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5936             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5937             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
5938             return &ICI;
5939           }
5940         }
5941       }
5942
5943       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5944       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5945       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5946       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5947           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5948           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
5949         // Compute C << Y.
5950         Value *NS;
5951         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5952           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
5953         } else {
5954           // Insert a logical shift.
5955           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
5956         }
5957
5958         // Compute X & (C << Y).
5959         Value *NewAnd =
5960           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5961
5962         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5963         return &ICI;
5964       }
5965     }
5966
5967     // Try to optimize things like "A[i]&42 == 0" to index computations.
5968     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5969       if (GetElementPtrInst *GEP =
5970           dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0)))
5971         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
5972           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
5973               !LI->isVolatile() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5974             ConstantInt *C = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5975             if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV,ICI, C))
5976               return Res;
5977           }
5978     }
5979     break;
5980
5981   case Instruction::Or: {
5982     if (!ICI.isEquality() || !RHS->isNullValue() || !LHSI->hasOneUse())
5983       break;
5984     Value *P, *Q;
5985     if (match(LHSI, m_Or(m_PtrToInt(m_Value(P)), m_PtrToInt(m_Value(Q))))) {
5986       // Simplify icmp eq (or (ptrtoint P), (ptrtoint Q)), 0
5987       // -> and (icmp eq P, null), (icmp eq Q, null).
5988
5989       Value *ICIP = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), P,
5990                                         Constant::getNullValue(P->getType()));
5991       Value *ICIQ = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), Q,
5992                                         Constant::getNullValue(Q->getType()));
5993       Instruction *Op;
5994       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5995         Op = BinaryOperator::CreateAnd(ICIP, ICIQ);
5996       else
5997         Op = BinaryOperator::CreateOr(ICIP, ICIQ);
5998       return Op;
5999     }
6000     break;
6001   }
6002
6003   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6004     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6005     if (!ShAmt) break;
6006
6007     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6008
6009     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6010     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6011     // simplified.
6012     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6013       break;
6014
6015     if (ICI.isEquality()) {
6016       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6017       // comparison cannot succeed.
6018       Constant *Comp =
6019         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
6020                                                                  ShAmt);
6021       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6022         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6023         Constant *Cst =
6024           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()), IsICMP_NE);
6025         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6026       }
6027
6028       if (LHSI->hasOneUse()) {
6029         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6030         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6031         Constant *Mask =
6032           ConstantInt::get(ICI.getContext(), APInt::getLowBitsSet(TypeBits,
6033                                                        TypeBits-ShAmtVal));
6034
6035         Value *And =
6036           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
6037         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6038                             ConstantInt::get(ICI.getContext(),
6039                                              RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6040       }
6041     }
6042
6043     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6044     bool TrueIfSigned = false;
6045     if (LHSI->hasOneUse() &&
6046         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6047       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6048       Constant *Mask = ConstantInt::get(ICI.getContext(), APInt(TypeBits, 1) <<
6049                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6050       Value *And =
6051         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
6052       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6053                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6054     }
6055     break;
6056   }
6057
6058   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6059   case Instruction::AShr: {
6060     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6061     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6062     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6063
6064     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6065     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6066     // simplified.
6067     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6068     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6069       break;
6070
6071     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6072
6073     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6074     // comparison cannot succeed.
6075     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6076     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6077       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6078     else
6079       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6080
6081     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6082       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6083       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()),
6084                                        IsICMP_NE);
6085       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6086     }
6087
6088     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6089     // If so, we can compare against the unshifted value:
6090     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6091     if (LHSI->hasOneUse() &&
6092         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0),
6093                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6094       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6095                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6096     }
6097
6098     if (LHSI->hasOneUse()) {
6099       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6100       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6101       Constant *Mask = ConstantInt::get(ICI.getContext(), Val);
6102
6103       Value *And = Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6104                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
6105       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6106                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6107     }
6108     break;
6109   }
6110
6111   case Instruction::SDiv:
6112   case Instruction::UDiv:
6113     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6114     // Fold this div into the comparison, producing a range check.
6115     // Determine, based on the divide type, what the range is being
6116     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
6117     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6118     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6119     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6120       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6121                                           DivRHS))
6122         return R;
6123     break;
6124
6125   case Instruction::Add:
6126     // Fold: icmp pred (add X, C1), C2
6127     if (!ICI.isEquality()) {
6128       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6129       if (!LHSC) break;
6130       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6131
6132       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6133                             .subtract(LHSV);
6134
6135       if (ICI.isSigned()) {
6136         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6137           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6138                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getUpper()));
6139         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6140           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6141                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getLower()));
6142         }
6143       } else {
6144         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6145           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6146                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getUpper()));
6147         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6148           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6149                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getLower()));
6150         }
6151       }
6152     }
6153     break;
6154   }
6155
6156   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6157   if (ICI.isEquality()) {
6158     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6159
6160     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and
6161     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6162     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6163       switch (BO->getOpcode()) {
6164       case Instruction::SRem:
6165         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6166         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6167           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6168           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6169             Value *NewRem =
6170               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6171                                   BO->getName());
6172             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
6173                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6174           }
6175         }
6176         break;
6177       case Instruction::Add:
6178         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6179         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6180           if (BO->hasOneUse())
6181             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6182                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
6183         } else if (RHSV == 0) {
6184           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6185           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6186           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6187
6188           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6189             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6190           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6191             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6192           else if (BO->hasOneUse()) {
6193             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
6194             Neg->takeName(BO);
6195             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6196           }
6197         }
6198         break;
6199       case Instruction::Xor:
6200         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6201         // the explicit xor.
6202         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6203           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6204                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6205
6206         // FALLTHROUGH
6207       case Instruction::Sub:
6208         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6209         if (RHSV == 0)
6210           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6211                               BO->getOperand(1));
6212         break;
6213
6214       case Instruction::Or:
6215         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6216         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6217         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6218           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6219           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6220             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
6221                              ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()),
6222                                        isICMP_NE));
6223         }
6224         break;
6225
6226       case Instruction::And:
6227         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6228           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6229           // comparison can never succeed!
6230           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6231             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
6232                              ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()),
6233                                        isICMP_NE));
6234
6235           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6236           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6237             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6238                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6239                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6240
6241           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6242           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6243             Value *X = BO->getOperand(0);
6244             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6245             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
6246               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6247             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6248           }
6249
6250           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6251           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6252             Value *X = BO->getOperand(0);
6253             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6254             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
6255               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6256             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6257           }
6258         }
6259       default: break;
6260       }
6261     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6262       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6263       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6264         Worklist.Add(II);
6265         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6266         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(II->getContext(), RHSV.byteSwap()));
6267         return &ICI;
6268       }
6269     }
6270   }
6271   return 0;
6272 }
6273
6274 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6275 /// We only handle extending casts so far.
6276 ///
6277 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6278   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6279   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6280   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6281   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6282   Value *RHSCIOp;
6283
6284   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the
6285   // integer type is the same size as the pointer type.
6286   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6287       TD->getPointerSizeInBits() ==
6288          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6289     Value *RHSOp = 0;
6290     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6291       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6292     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6293       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6294       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6295       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6296         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
6297     }
6298
6299     if (RHSOp)
6300       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6301   }
6302
6303   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6304   // Enforce this.
6305   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6306       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6307     return 0;
6308
6309   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6310   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
6311
6312   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6313     // Not an extension from the same type?
6314     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6315     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType())
6316       return 0;
6317
6318     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6319     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6320     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6321       return 0;
6322
6323     // Deal with equality cases early.
6324     if (ICI.isEquality())
6325       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6326
6327     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6328     // signed comparison.
6329     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6330       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6331
6332     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6333     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6334   }
6335
6336   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6337   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6338   if (!CI)
6339     return 0;
6340
6341   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6342   // reextended to DestTy.
6343   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6344   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
6345                                                 Res1, DestTy);
6346
6347   // If the re-extended constant didn't change...
6348   if (Res2 == CI) {
6349     // Deal with equality cases early.
6350     if (ICI.isEquality())
6351       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6352
6353     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6354     // signed comparison.
6355     if (isSignedExt && isSignedCmp)
6356       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6357
6358     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6359     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6360   }
6361
6362   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented
6363   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6364
6365   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6366   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6367   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6368     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
6369   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6370     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
6371
6372   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6373   // should have been folded away previously and not enter in here.
6374   Value *Result;
6375   if (isSignedCmp) {
6376     // We're performing a signed comparison.
6377     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6378       Result = ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()); // X < (small) --> false
6379     else
6380       Result = ConstantInt::getTrue(ICI.getContext());  // X < (large) --> true
6381   } else {
6382     // We're performing an unsigned comparison.
6383     if (isSignedExt) {
6384       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6385       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6386       Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
6387       Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
6388     } else {
6389       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6390       Result = ConstantInt::getTrue(ICI.getContext());
6391     }
6392   }
6393
6394   // Finally, return the value computed.
6395   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6396       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6397     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6398
6399   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT ||
6400           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6401          "ICmp should be folded!");
6402   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6403     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6404   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6405 }
6406
6407 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6408   return commonShiftTransforms(I);
6409 }
6410
6411 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6412   return commonShiftTransforms(I);
6413 }
6414
6415 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6416   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6417     return R;
6418
6419   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6420
6421   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6422   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6423     if (CSI->isAllOnesValue())
6424       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6425
6426   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6427   if (MaskedValueIsZero(Op0,
6428                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
6429     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6430
6431   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
6432   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
6433   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
6434     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6435
6436   return 0;
6437 }
6438
6439 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6440   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6441   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6442
6443   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6444   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6445   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6446       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6447     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6448
6449   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
6450     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6451       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6452     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6453       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6454   }
6455   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6456     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6457       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6458     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6459       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6460   }
6461
6462   // See if we can fold away this shift.
6463   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
6464     return &I;
6465
6466   // Try to fold constant and into select arguments.
6467   if (isa<Constant>(Op0))
6468     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6469       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6470         return R;
6471
6472   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6473     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6474       return Res;
6475   return 0;
6476 }
6477
6478 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6479                                                BinaryOperator &I) {
6480   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6481
6482   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
6483   // purpose is to compute bits we don't care about.
6484   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
6485
6486   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
6487   // a signed shift.
6488   //
6489   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6490     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6491       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6492     else {
6493       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6494       return &I;
6495     }
6496   }
6497
6498   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6499   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6500     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6501       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6502         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6503                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6504
6505   // Try to fold constant and into select arguments.
6506   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6507     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6508       return R;
6509   if (isa<PHINode>(Op0))
6510     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6511       return NV;
6512
6513   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6514   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6515     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6516     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6517     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6518     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6519     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6520     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6521     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() &&
6522         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6523       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6524       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6525       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6526       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
6527
6528       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6529       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6530       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6531       // other xforms later if dead.
6532       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
6533       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
6534       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6535
6536       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6537       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6538       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6539       // mask as appropriate.
6540       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6541         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6542       else {
6543         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6544         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6545       }
6546
6547       // shift1 & 0x00FF
6548       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh,
6549                                       ConstantInt::get(I.getContext(), MaskV),
6550                                       TI->getName());
6551
6552       // Return the value truncated to the interesting size.
6553       return new TruncInst(And, I.getType());
6554     }
6555   }
6556
6557   if (Op0->hasOneUse()) {
6558     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6559       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6560       Value *V1, *V2;
6561       ConstantInt *CC;
6562       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6563         default: break;
6564         case Instruction::Add:
6565         case Instruction::And:
6566         case Instruction::Or:
6567         case Instruction::Xor: {
6568           // These operators commute.
6569           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6570           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6571               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
6572                     m_Specific(Op1)))) {
6573             Value *YS =         // (Y << C)
6574               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
6575             // (X + (Y << C))
6576             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6577                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
6578             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6579             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
6580                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6581           }
6582
6583           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6584           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6585           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6586               match(Op0BOOp1,
6587                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
6588                           m_ConstantInt(CC))) &&
6589               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6590             Value *YS =   // (Y << C)
6591               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
6592                                            Op0BO->getName());
6593             // X & (CC << C)
6594             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6595                                            V1->getName()+".mask");
6596             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6597           }
6598         }
6599
6600         // FALL THROUGH.
6601         case Instruction::Sub: {
6602           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6603           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6604               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
6605                     m_Specific(Op1)))) {
6606             Value *YS =  // (Y << C)
6607               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
6608             // (X + (Y << C))
6609             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6610                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
6611             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6612             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
6613                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6614           }
6615
6616           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6617           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6618               match(Op0BO->getOperand(0),
6619                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6620                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6621               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6622                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6623             Value *YS = // (Y << C)
6624               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
6625             // X & (CC << C)
6626             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6627                                            V1->getName()+".mask");
6628
6629             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6630           }
6631
6632           break;
6633         }
6634       }
6635
6636
6637       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6638       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6639       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6640         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6641         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6642
6643         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6644           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6645           case Instruction::Add:
6646             isValid = isLeftShift;
6647             break;
6648           case Instruction::Or:
6649           case Instruction::Xor:
6650             highBitSet = false;
6651             break;
6652           case Instruction::And:
6653             highBitSet = true;
6654             break;
6655         }
6656
6657         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6658         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6659         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6660         // the constant which would cause it to be modified for this
6661         // operation.
6662         //
6663         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6664           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6665
6666         if (isValid) {
6667           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6668
6669           Value *NewShift =
6670             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6671           NewShift->takeName(Op0BO);
6672
6673           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6674                                         NewRHS);
6675         }
6676       }
6677     }
6678   }
6679
6680   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6681   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6682   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6683     ShiftOp = 0;
6684
6685   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6686     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6687     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6688     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6689     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6690     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6691     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6692
6693     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6694
6695     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6696
6697     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6698     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6699       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
6700       // saturates.
6701       if (AmtSum >= TypeBits) {
6702         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6703           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6704         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
6705       }
6706
6707       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
6708                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6709     }
6710
6711     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6712         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6713       if (AmtSum >= TypeBits)
6714         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6715
6716       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6717       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6718     }
6719
6720     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6721         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6722       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6723       if (AmtSum >= TypeBits)
6724         AmtSum = TypeBits-1;
6725
6726       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6727
6728       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6729       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
6730                                        ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
6731     }
6732
6733     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6734     // right.  See if the amounts are equal.
6735     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6736       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6737       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6738         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6739         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
6740                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
6741       }
6742       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6743       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6744         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6745         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
6746                                         ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
6747       }
6748       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6749       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6750       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6751       // generators.
6752       const Type *SExtType = 0;
6753       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6754       case 1  :
6755       case 8  :
6756       case 16 :
6757       case 32 :
6758       case 64 :
6759       case 128:
6760         SExtType = IntegerType::get(I.getContext(),
6761                                     Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6762         break;
6763       default: break;
6764       }
6765       if (SExtType)
6766         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
6767       // Otherwise, we can't handle it yet.
6768     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6769       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6770
6771       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6772       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6773         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6774                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6775         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6776
6777         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6778         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
6779                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
6780       }
6781
6782       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6783       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6784         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6785         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6786
6787         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6788         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
6789                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
6790       }
6791
6792       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6793     } else {
6794       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6795       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6796
6797       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6798       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6799         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6800                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6801         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
6802                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6803
6804         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6805         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
6806                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
6807       }
6808
6809       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6810       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6811         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6812         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6813
6814         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6815         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
6816                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
6817       }
6818
6819       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6820     }
6821   }
6822   return 0;
6823 }
6824
6825
6826 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6827 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6828 /// X*Scale+Offset.
6829 ///
6830 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6831                                         int &Offset) {
6832   assert(Val->getType() == Type::getInt32Ty(Val->getContext()) &&
6833          "Unexpected allocation size type!");
6834   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6835     Offset = CI->getZExtValue();
6836     Scale  = 0;
6837     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Val->getContext()), 0);
6838   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6839     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6840       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6841         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6842         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6843         Offset = 0;
6844         return I->getOperand(0);
6845       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6846         // This value is scaled by 'RHS'.
6847         Scale = RHS->getZExtValue();
6848         Offset = 0;
6849         return I->getOperand(0);
6850       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6851         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
6852         // where C1 is divisible by C2.
6853         unsigned SubScale;
6854         Value *SubVal =
6855           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6856         Offset += RHS->getZExtValue();
6857         Scale = SubScale;
6858         return SubVal;
6859       }
6860     }
6861   }
6862
6863   // Otherwise, we can't look past this.
6864   Scale = 1;
6865   Offset = 0;
6866   return Val;
6867 }
6868
6869
6870 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6871 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6872 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6873                                                    AllocaInst &AI) {
6874   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6875
6876   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
6877   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
6878
6879   // Remove any uses of AI that are dead.
6880   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6881
6882   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6883     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6884     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6885       while (UI != E && *UI == User)
6886         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6887
6888       ++NumDeadInst;
6889       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *User << '\n');
6890       EraseInstFromFunction(*User);
6891     }
6892   }
6893
6894   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
6895   if (!TD) return 0;
6896
6897   // Get the type really allocated and the type casted to.
6898   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6899   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6900   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6901
6902   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6903   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6904   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6905
6906   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6907   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6908   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
6909   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
6910   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
6911       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6912
6913   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
6914   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
6915   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6916
6917   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6918   // size argument.
6919   unsigned ArraySizeScale;
6920   int ArrayOffset;
6921   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6922     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6923
6924   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6925   // do the xform.
6926   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6927       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6928
6929   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6930   Value *Amt = 0;
6931   if (Scale == 1) {
6932     Amt = NumElements;
6933   } else {
6934     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()), Scale);
6935     // Insert before the alloca, not before the cast.
6936     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
6937   }
6938
6939   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6940     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()),
6941                                   Offset, true);
6942     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
6943   }
6944
6945   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
6946   New->setAlignment(AI.getAlignment());
6947   New->takeName(&AI);
6948
6949   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
6950   // declare.
6951   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
6952     EraseInstFromFunction(*DI);
6953   }
6954   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
6955   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
6956   // will die soon.
6957   else if (!AI.hasOneUse()) {
6958     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6959     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6960     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
6961     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6962   }
6963   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6964 }
6965
6966 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6967 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6968 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6969 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6970 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6971 ///
6972 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6973 /// extension operation if Ty is larger.
6974 ///
6975 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
6976 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
6977 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
6978 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
6979 /// efficiently truncated.
6980 ///
6981 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
6982 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
6983 /// the final result.
6984 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
6985                                               unsigned CastOpc,
6986                                               int &NumCastsRemoved){
6987   // We can always evaluate constants in another type.
6988   if (isa<Constant>(V))
6989     return true;
6990
6991   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6992   if (!I) return false;
6993
6994   const Type *OrigTy = V->getType();
6995
6996   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6997   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6998     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6999     // it, and this will remove a cast overall.
7000     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7001       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7002       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7003       // casts first.
7004       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7005         ++NumCastsRemoved;
7006       return true;
7007     }
7008   }
7009
7010   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7011   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7012   if (!I->hasOneUse()) return false;
7013
7014   unsigned Opc = I->getOpcode();
7015   switch (Opc) {
7016   case Instruction::Add:
7017   case Instruction::Sub:
7018   case Instruction::Mul:
7019   case Instruction::And:
7020   case Instruction::Or:
7021   case Instruction::Xor:
7022     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7023     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7024                                       NumCastsRemoved) &&
7025            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7026                                       NumCastsRemoved);
7027
7028   case Instruction::UDiv:
7029   case Instruction::URem: {
7030     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
7031     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
7032     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7033     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
7034       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
7035       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
7036           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
7037         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7038                                           NumCastsRemoved) &&
7039                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7040                                           NumCastsRemoved);
7041       }
7042     }
7043     break;
7044   }
7045   case Instruction::Shl:
7046     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7047     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7048     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7049       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7050       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
7051           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7052         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7053                                           NumCastsRemoved);
7054     }
7055     break;
7056   case Instruction::LShr:
7057     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7058     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7059     // already zeros.
7060     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7061       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
7062       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7063       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7064           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7065             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7066           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7067         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7068                                           NumCastsRemoved);
7069       }
7070     }
7071     break;
7072   case Instruction::ZExt:
7073   case Instruction::SExt:
7074   case Instruction::Trunc:
7075     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7076     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7077     // of casts in the input.
7078     if (Opc == CastOpc)
7079       return true;
7080
7081     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
7082     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
7083       return true;
7084     break;
7085   case Instruction::Select: {
7086     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7087     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7088                                       NumCastsRemoved) &&
7089            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7090                                       NumCastsRemoved);
7091   }
7092   case Instruction::PHI: {
7093     // We can change a phi if we can change all operands.
7094     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7095     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7096       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7097                                       NumCastsRemoved))
7098         return false;
7099     return true;
7100   }
7101   default:
7102     // TODO: Can handle more cases here.
7103     break;
7104   }
7105
7106   return false;
7107 }
7108
7109 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
7110 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7111 /// evaluate the expression.
7112 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
7113                                              bool isSigned) {
7114   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7115     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7116
7117   // Otherwise, it must be an instruction.
7118   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7119   Instruction *Res = 0;
7120   unsigned Opc = I->getOpcode();
7121   switch (Opc) {
7122   case Instruction::Add:
7123   case Instruction::Sub:
7124   case Instruction::Mul:
7125   case Instruction::And:
7126   case Instruction::Or:
7127   case Instruction::Xor:
7128   case Instruction::AShr:
7129   case Instruction::LShr:
7130   case Instruction::Shl:
7131   case Instruction::UDiv:
7132   case Instruction::URem: {
7133     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7134     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7135     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
7136     break;
7137   }
7138   case Instruction::Trunc:
7139   case Instruction::ZExt:
7140   case Instruction::SExt:
7141     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7142     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7143     // new.
7144     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7145       return I->getOperand(0);
7146
7147     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7148     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
7149     break;
7150   case Instruction::Select: {
7151     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7152     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7153     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7154     break;
7155   }
7156   case Instruction::PHI: {
7157     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7158     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7159     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7160       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7161       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7162     }
7163     Res = NPN;
7164     break;
7165   }
7166   default:
7167     // TODO: Can handle more cases here.
7168     llvm_unreachable("Unreachable!");
7169     break;
7170   }
7171
7172   Res->takeName(I);
7173   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7174 }
7175
7176 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7177 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7178   Value *Src = CI.getOperand(0);
7179
7180   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7181   // eliminate it now.
7182   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7183     if (Instruction::CastOps opc =
7184         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7185       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7186       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7187       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7188     }
7189   }
7190
7191   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7192   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7193     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7194       return NV;
7195
7196   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7197   if (isa<PHINode>(Src)) {
7198     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
7199     // it is currently legal.
7200     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
7201         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
7202         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType(), TD))
7203       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7204         return NV;
7205   }
7206
7207   return 0;
7208 }
7209
7210 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
7211 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
7212 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
7213 /// resultant element type, otherwise return null.
7214 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset,
7215                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
7216                                        const TargetData *TD) {
7217   if (!TD) return 0;
7218   if (!Ty->isSized()) return 0;
7219
7220   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7221   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7222   // is something like [0 x {int, int}]
7223   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
7224   int64_t FirstIdx = 0;
7225   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
7226     FirstIdx = Offset/TySize;
7227     Offset -= FirstIdx*TySize;
7228
7229     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
7230     if (Offset < 0) {
7231       --FirstIdx;
7232       Offset += TySize;
7233       assert(Offset >= 0);
7234     }
7235     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
7236   }
7237
7238   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7239
7240   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7241   while (Offset) {
7242     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
7243     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
7244       return 0;
7245
7246     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
7247       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7248       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
7249              "Offset must stay within the indexed type");
7250
7251       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7252       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
7253                                             Elt));
7254
7255       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7256       Ty = STy->getElementType(Elt);
7257     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
7258       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
7259       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
7260       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7261       Offset %= EltSize;
7262       Ty = AT->getElementType();
7263     } else {
7264       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
7265       return 0;
7266     }
7267   }
7268
7269   return Ty;
7270 }
7271
7272 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7273 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7274   Value *Src = CI.getOperand(0);
7275
7276   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7277     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7278     // this into a cast of the original pointer!
7279     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7280       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7281       // here because the pointer operand is being replaced with another
7282       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7283       Worklist.Add(GEP);
7284       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7285       return &CI;
7286     }
7287
7288     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7289     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7290     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7291     // non-type-safe code.
7292     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7293       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7294         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7295         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, *this));
7296         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7297
7298         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7299         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7300         const Type *GEPIdxTy =
7301           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7302         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7303         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD)) {
7304           // If we were able to index down into an element, create the GEP
7305           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7306           // two.
7307           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
7308             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
7309                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
7310             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
7311           NGEP->takeName(GEP);
7312
7313           if (isa<BitCastInst>(CI))
7314             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7315           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7316           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7317         }
7318       }
7319     }
7320   }
7321
7322   return commonCastTransforms(CI);
7323 }
7324
7325 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
7326 /// for trunc, zext, and sext.
7327 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7328   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7329     return Result;
7330
7331   Value *Src = CI.getOperand(0);
7332   const Type *SrcTy = Src->getType();
7333   const Type *DestTy = CI.getType();
7334   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
7335   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
7336
7337   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
7338   // purpose is to compute bits we don't care about.
7339   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
7340     return &CI;
7341
7342   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7343   // can't do anything more.
7344   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7345   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7346     return 0;
7347
7348   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7349   int NumCastsRemoved = 0;
7350   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
7351   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
7352   // strange.
7353   if ((isa<VectorType>(DestTy) ||
7354        ShouldChangeType(SrcI->getType(), DestTy, TD)) &&
7355       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
7356                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7357     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7358     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7359     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7360     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7361     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7362     // require that two casts have been eliminated.
7363     bool DoXForm = false;
7364     bool JustReplace = false;
7365     switch (CI.getOpcode()) {
7366     default:
7367       // All the others use floating point so we shouldn't actually
7368       // get here because of the check above.
7369       llvm_unreachable("Unknown cast type");
7370     case Instruction::Trunc:
7371       DoXForm = true;
7372       break;
7373     case Instruction::ZExt: {
7374       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7375
7376       if (!DoXForm && 0) {
7377         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
7378         // always profitable to do this xform.
7379         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
7380         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
7381         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
7382           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
7383
7384         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
7385           if (TryI->use_empty())
7386             EraseInstFromFunction(*TryI);
7387       }
7388       break;
7389     }
7390     case Instruction::SExt: {
7391       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7392       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
7393         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
7394         // profitable to do this xform.
7395         //
7396         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
7397         // eliminated cast is a truncate. e.g.
7398         // t2 = trunc i32 t1 to i16
7399         // t3 = sext i16 t2 to i32
7400         // !=
7401         // i32 t1
7402         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
7403         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
7404         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
7405           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
7406
7407         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
7408           if (TryI->use_empty())
7409             EraseInstFromFunction(*TryI);
7410       }
7411       break;
7412     }
7413     }
7414
7415     if (DoXForm) {
7416       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
7417             " to avoid cast: " << CI);
7418       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
7419                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7420       if (JustReplace)
7421         // Just replace this cast with the result.
7422         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7423
7424       assert(Res->getType() == DestTy);
7425       switch (CI.getOpcode()) {
7426       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
7427       case Instruction::Trunc:
7428         // Just replace this cast with the result.
7429         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7430       case Instruction::ZExt: {
7431         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7432
7433         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
7434         // result.
7435         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
7436         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
7437           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7438
7439         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7440         Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(),
7441                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
7442         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7443       }
7444       case Instruction::SExt: {
7445         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
7446         // cast with the result.
7447         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
7448         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
7449           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7450
7451         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7452         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
7453       }
7454       }
7455     }
7456   }
7457
7458   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7459   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7460
7461   switch (SrcI->getOpcode()) {
7462   case Instruction::Add:
7463   case Instruction::Mul:
7464   case Instruction::And:
7465   case Instruction::Or:
7466   case Instruction::Xor:
7467     // If we are discarding information, rewrite.
7468     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7469       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
7470       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) ||
7471           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7472         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
7473         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
7474         return BinaryOperator::Create(
7475             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7476       }
7477     }
7478
7479     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7480     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 &&
7481         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7482         Op1 == ConstantInt::getTrue(CI.getContext()) &&
7483         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7484       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
7485       return BinaryOperator::CreateXor(New,
7486                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7487     }
7488     break;
7489
7490   case Instruction::Shl: {
7491     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
7492     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
7493     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
7494         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
7495       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
7496       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
7497       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7498     }
7499     break;
7500   }
7501   }
7502   return 0;
7503 }
7504
7505 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7506   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7507     return Result;
7508
7509   Value *Src = CI.getOperand(0);
7510   const Type *Ty = CI.getType();
7511   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7512   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
7513
7514   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
7515   if (DestBitWidth == 1) {
7516     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
7517     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
7518     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
7519     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
7520   }
7521
7522   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
7523   ConstantInt *ShAmtV = 0;
7524   Value *ShiftOp = 0;
7525   if (Src->hasOneUse() &&
7526       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
7527     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7528
7529     // Get a mask for the bits shifting in.
7530     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7531     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
7532       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7533         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7534
7535       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7536       // shift.
7537       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
7538       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
7539       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7540     }
7541   }
7542
7543   return 0;
7544 }
7545
7546 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7547 /// in order to eliminate the icmp.
7548 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7549                                              bool DoXform) {
7550   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7551   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7552   // cast to integer to avoid the comparison.
7553   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7554     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7555
7556     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7557     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7558     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7559         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7560       if (!DoXform) return ICI;
7561
7562       Value *In = ICI->getOperand(0);
7563       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7564                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
7565       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
7566       if (In->getType() != CI.getType())
7567         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
7568
7569       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7570         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7571         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
7572       }
7573
7574       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7575     }
7576
7577
7578
7579     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7580     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7581     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7582     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7583     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7584     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7585     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7586     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7587     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
7588         // This only works for EQ and NE
7589         ICI->isEquality()) {
7590       // If Op1C some other power of two, convert:
7591       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7592       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7593       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7594       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7595
7596       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7597       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7598         if (!DoXform) return ICI;
7599
7600         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7601         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7602           // (X&4) == 2 --> false
7603           // (X&4) != 2 --> true
7604           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
7605                                            isNE);
7606           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7607           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7608         }
7609
7610         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7611         Value *In = ICI->getOperand(0);
7612         if (ShiftAmt) {
7613           // Perform a logical shr by shiftamt.
7614           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7615           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
7616                                    In->getName()+".lobit");
7617         }
7618
7619         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7620           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7621           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
7622         }
7623
7624         if (CI.getType() == In->getType())
7625           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7626         else
7627           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7628       }
7629     }
7630   }
7631
7632   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
7633   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
7634   // may lead to additional simplifications.
7635   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
7636     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
7637       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
7638       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
7639       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
7640
7641       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
7642       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
7643       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7644       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
7645       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
7646
7647       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
7648         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
7649         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
7650         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
7651           if (!DoXform) return ICI;
7652
7653           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
7654
7655           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
7656           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
7657             Result = Builder->CreateAnd(Result,
7658                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
7659
7660           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
7661           Result = Builder->CreateLShr(
7662                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
7663
7664           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7665             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
7666           Result->takeName(ICI);
7667           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
7668         }
7669       }
7670     }
7671   }
7672
7673   return 0;
7674 }
7675
7676 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7677   // If one of the common conversion will work, do it.
7678   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7679     return Result;
7680
7681   Value *Src = CI.getOperand(0);
7682
7683   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7684   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7685   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7686   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7687     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
7688     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
7689     Value *A = CSrc->getOperand(0);
7690     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
7691     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
7692     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
7693     // If we're actually extending zero bits, then if
7694     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
7695     // SrcSize == DstSize: a & mask
7696     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
7697     if (SrcSize < DstSize) {
7698       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7699       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
7700       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
7701       return new ZExtInst(And, CI.getType());
7702     }
7703
7704     if (SrcSize == DstSize) {
7705       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7706       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
7707                                                            AndValue));
7708     }
7709     if (SrcSize > DstSize) {
7710       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
7711       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
7712       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
7713                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
7714                                                                AndValue));
7715     }
7716   }
7717
7718   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
7719     return transformZExtICmp(ICI, CI);
7720
7721   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
7722   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
7723     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
7724     // of the (zext icmp) will be transformed.
7725     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
7726     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
7727     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
7728         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
7729          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
7730       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
7731       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
7732       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
7733     }
7734   }
7735
7736   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
7737   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
7738     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
7739       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
7740         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
7741         if (TI0->getType() == CI.getType())
7742           return
7743             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
7744                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
7745       }
7746
7747   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
7748   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
7749     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
7750       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
7751         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
7752             And->getOperand(1) == C)
7753           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
7754             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
7755             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
7756               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
7757               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
7758               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
7759             }
7760           }
7761
7762   return 0;
7763 }
7764
7765 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7766   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7767     return I;
7768
7769   Value *Src = CI.getOperand(0);
7770
7771   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
7772   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(CI.getContext()))
7773     return SelectInst::Create(Src,
7774                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
7775                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
7776
7777   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
7778   // eliminate the trunc/sext pair.
7779   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
7780     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
7781     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
7782     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
7783     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
7784     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
7785
7786     if (OpBits == DestBits) {
7787       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
7788       // bits, it is already ready.
7789       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
7790         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
7791     } else if (OpBits < DestBits) {
7792       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
7793       // bits, just sext from i32.
7794       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7795         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7796     } else {
7797       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
7798       // bits, just truncate to i32.
7799       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7800         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7801     }
7802   }
7803
7804   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
7805   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
7806   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
7807   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
7808   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
7809   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
7810   //   %a = trunc i32 %i to i8
7811   //   %b = shl i8 %a, 6
7812   //   %c = ashr i8 %b, 6
7813   //   %d = sext i8 %c to i32
7814   // into:
7815   //   %a = shl i32 %i, 30
7816   //   %d = ashr i32 %a, 30
7817   Value *A = 0;
7818   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
7819   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
7820                         m_ConstantInt(CA))) &&
7821       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
7822     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
7823     if (I->getType() == CI.getType()) {
7824       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
7825       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
7826       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
7827       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
7828       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
7829       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
7830     }
7831   }
7832
7833   return 0;
7834 }
7835
7836 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7837 /// in the specified FP type without changing its value.
7838 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
7839   bool losesInfo;
7840   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7841   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
7842   if (!losesInfo)
7843     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
7844   return 0;
7845 }
7846
7847 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7848 /// through it until we get the source value.
7849 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7850   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7851     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7852       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7853
7854   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7855   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7856   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7857   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7858     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
7859       return V;  // No constant folding of this.
7860     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7861     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
7862       return V;
7863     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(V->getContext()))
7864       return V;  // Won't shrink.
7865     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
7866       return V;
7867     // Don't try to shrink to various long double types.
7868   }
7869
7870   return V;
7871 }
7872
7873 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7874   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7875     return I;
7876
7877   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7878   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7879   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well as
7880   // many builtins (sqrt, etc).
7881   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7882   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7883     switch (OpI->getOpcode()) {
7884     default: break;
7885     case Instruction::FAdd:
7886     case Instruction::FSub:
7887     case Instruction::FMul:
7888     case Instruction::FDiv:
7889     case Instruction::FRem:
7890       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7891       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7892       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7893       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
7894           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7895         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
7896         // If the source types were both smaller than the destination type of
7897         // the cast, do this xform.
7898         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
7899             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
7900           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
7901           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
7902           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7903         }
7904       }
7905       break;
7906     }
7907   }
7908   return 0;
7909 }
7910
7911 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7912   return commonCastTransforms(CI);
7913 }
7914
7915 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
7916   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
7917   if (OpI == 0)
7918     return commonCastTransforms(FI);
7919
7920   // fptoui(uitofp(X)) --> X
7921   // fptoui(sitofp(X)) --> X
7922   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
7923   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
7924   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
7925   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
7926   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
7927       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7928       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
7929                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
7930     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
7931
7932   return commonCastTransforms(FI);
7933 }
7934
7935 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
7936   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
7937   if (OpI == 0)
7938     return commonCastTransforms(FI);
7939
7940   // fptosi(sitofp(X)) --> X
7941   // fptosi(uitofp(X)) --> X
7942   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
7943   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
7944   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
7945   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
7946   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
7947       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7948       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
7949                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
7950     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
7951
7952   return commonCastTransforms(FI);
7953 }
7954
7955 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7956   return commonCastTransforms(CI);
7957 }
7958
7959 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7960   return commonCastTransforms(CI);
7961 }
7962
7963 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
7964   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
7965   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
7966   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
7967   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
7968   // pointers.
7969   if (TD &&
7970       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
7971     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
7972                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
7973                                        "tmp");
7974     return new TruncInst(P, CI.getType());
7975   }
7976
7977   return commonPointerCastTransforms(CI);
7978 }
7979
7980 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7981   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
7982   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
7983   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
7984   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
7985   // extends to pointers.
7986   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
7987       TD->getPointerSizeInBits()) {
7988     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
7989                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
7990     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
7991   }
7992
7993   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7994     return I;
7995
7996   return 0;
7997 }
7998
7999 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8000   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8001   // otherwise just apply the common ones.
8002   Value *Src = CI.getOperand(0);
8003   const Type *SrcTy = Src->getType();
8004   const Type *DestTy = CI.getType();
8005
8006   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8007     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8008       return I;
8009   } else {
8010     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8011       return Result;
8012   }
8013
8014
8015   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8016   // be replaced by the operand.
8017   if (DestTy == Src->getType())
8018     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8019
8020   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8021     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8022     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8023     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8024
8025     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8026     // required for changing types.
8027     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8028       return 0;
8029
8030     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
8031     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8032     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
8033     // needs to be cleaned up.
8034     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
8035       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8036         return V;
8037
8038     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8039     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8040     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8041     Constant *ZeroUInt =
8042       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
8043     unsigned NumZeros = 0;
8044     while (SrcElTy != DstElTy &&
8045            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8046            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8047       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8048       ++NumZeros;
8049     }
8050
8051     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8052     if (SrcElTy == DstElTy) {
8053       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8054       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
8055                                                ((Instruction*) NULL));
8056     }
8057   }
8058
8059   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
8060     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
8061       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
8062         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
8063         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
8064                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
8065       }
8066       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
8067     }
8068   }
8069
8070   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
8071     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
8072       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
8073         Value *Elem =
8074           Builder->CreateExtractElement(Src,
8075                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
8076         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
8077       }
8078     }
8079   }
8080
8081   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8082     if (SVI->hasOneUse()) {
8083       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8084       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8085       if (isa<VectorType>(DestTy) &&
8086           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8087                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8088           SVI->getType()->getNumElements() ==
8089             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8090         CastInst *Tmp;
8091         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8092         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8093         // us to eliminate at least one cast.
8094         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
8095              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8096             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
8097              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8098           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
8099           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
8100           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8101           // know the vector types match #elts.
8102           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8103         }
8104       }
8105     }
8106   }
8107   return 0;
8108 }
8109
8110 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8111 ///   %C = or %A, %B
8112 ///   %D = select %cond, %C, %A
8113 /// into:
8114 ///   %C = select %cond, %B, 0
8115 ///   %D = or %A, %C
8116 ///
8117 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8118 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8119 /// equal the other incoming value of the select.
8120 ///
8121 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8122   switch (I->getOpcode()) {
8123   case Instruction::Add:
8124   case Instruction::Mul:
8125   case Instruction::And:
8126   case Instruction::Or:
8127   case Instruction::Xor:
8128     return 3;              // Can fold through either operand.
8129   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8130   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8131   case Instruction::LShr:
8132   case Instruction::AShr:
8133     return 1;
8134   default:
8135     return 0;              // Cannot fold
8136   }
8137 }
8138
8139 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8140 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8141 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8142   switch (I->getOpcode()) {
8143   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
8144   case Instruction::Add:
8145   case Instruction::Sub:
8146   case Instruction::Or:
8147   case Instruction::Xor:
8148   case Instruction::Shl:
8149   case Instruction::LShr:
8150   case Instruction::AShr:
8151     return Constant::getNullValue(I->getType());
8152   case Instruction::And:
8153     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8154   case Instruction::Mul:
8155     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8156   }
8157 }
8158
8159 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8160 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8161 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8162                                           Instruction *FI) {
8163   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8164     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8165     // merge.
8166     if (TI->isCast()) {
8167       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8168         return 0;
8169     } else {
8170       return 0;  // unknown unary op.
8171     }
8172
8173     // Fold this by inserting a select from the input values.
8174     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8175                                           FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8176     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8177     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
8178                             TI->getType());
8179   }
8180
8181   // Only handle binary operators here.
8182   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8183     return 0;
8184
8185   // Figure out if the operations have any operands in common.
8186   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8187   bool MatchIsOpZero;
8188   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8189     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8190     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8191     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8192     MatchIsOpZero = true;
8193   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8194     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8195     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8196     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8197     MatchIsOpZero = false;
8198   } else if (!TI->isCommutative()) {
8199     return 0;
8200   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8201     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8202     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8203     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8204     MatchIsOpZero = true;
8205   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8206     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8207     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8208     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8209     MatchIsOpZero = true;
8210   } else {
8211     return 0;
8212   }
8213
8214   // If we reach here, they do have operations in common.
8215   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8216                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8217   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8218
8219   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8220     if (MatchIsOpZero)
8221       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8222     else
8223       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8224   }
8225   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
8226   return 0;
8227 }
8228
8229 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
8230   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
8231   if (!C1I)
8232     return false;
8233   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
8234   if (!C2I)
8235     return false;
8236   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
8237 }
8238
8239 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
8240 /// facilitate further optimization.
8241 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
8242                                             Value *FalseVal) {
8243   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8244   // transformation we are doing here.
8245   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
8246     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8247         !isa<Constant>(FalseVal)) {
8248       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8249         unsigned OpToFold = 0;
8250         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8251           OpToFold = 1;
8252         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8253           OpToFold = 2;
8254         }
8255
8256         if (OpToFold) {
8257           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8258           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
8259           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
8260           // between 0 and 1.
8261           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
8262             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
8263             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8264             NewSel->takeName(TVI);
8265             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8266               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8267             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
8268           }
8269         }
8270       }
8271     }
8272   }
8273
8274   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
8275     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8276         !isa<Constant>(TrueVal)) {
8277       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8278         unsigned OpToFold = 0;
8279         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8280           OpToFold = 1;
8281         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8282           OpToFold = 2;
8283         }
8284
8285         if (OpToFold) {
8286           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8287           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
8288           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
8289           // between 0 and 1.
8290           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
8291             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
8292             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8293             NewSel->takeName(FVI);
8294             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8295               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8296             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
8297           }
8298         }
8299       }
8300     }
8301   }
8302
8303   return 0;
8304 }
8305
8306 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8307 /// ICmpInst as its first operand.
8308 ///
8309 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8310                                                    ICmpInst *ICI) {
8311   bool Changed = false;
8312   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8313   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8314   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8315   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8316   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8317
8318   // Check cases where the comparison is with a constant that
8319   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8320   // place here, so make sure the select is the only user.
8321   if (ICI->hasOneUse())
8322     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8323       switch (Pred) {
8324       default: break;
8325       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8326       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8327         // X < MIN ? T : F  -->  F
8328         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8329           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8330         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8331         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8332         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8333             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8334           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8335           CmpRHS = AdjustedRHS;
8336           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8337           ICI->setPredicate(Pred);
8338           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8339           SI.setOperand(1, TrueVal);
8340           SI.setOperand(2, FalseVal);
8341           Changed = true;
8342         }
8343         break;
8344       }
8345       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8346       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8347         // X > MAX ? T : F  -->  F
8348         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8349           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8350         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8351         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8352         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8353             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8354           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8355           CmpRHS = AdjustedRHS;
8356           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8357           ICI->setPredicate(Pred);
8358           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8359           SI.setOperand(1, TrueVal);
8360           SI.setOperand(2, FalseVal);
8361           Changed = true;
8362         }
8363         break;
8364       }
8365       }
8366
8367       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8368       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8369       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8370       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
8371           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
8372         Pred = ICI->getPredicate();
8373       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
8374                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
8375         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8376
8377       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8378         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8379         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8380         // cast to integer to avoid the comparison.
8381         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8382
8383         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8384         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8385         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8386             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8387           Value *In = ICI->getOperand(0);
8388           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8389                                        In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
8390           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8391                                                         In->getName()+".lobit"),
8392                                    *ICI);
8393           if (In->getType() != SI.getType())
8394             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8395                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8396
8397           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8398             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8399                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8400
8401           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8402         }
8403       }
8404     }
8405
8406   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8407     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8408     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8409       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8410     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8411     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8412       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8413     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8414
8415   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8416     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8417     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8418       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8419     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8420     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8421       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8422     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8423   }
8424   return Changed ? &SI : 0;
8425 }
8426
8427
8428 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
8429 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
8430 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
8431 /// example, cases like this cannot be mapped:
8432 ///
8433 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
8434 ///   Y = add
8435 ///   Z = select X, Y, 0
8436 ///
8437 /// because Y is not live in BB1/BB2.
8438 ///
8439 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
8440                                                    const SelectInst &SI) {
8441   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
8442   // can always be mapped.
8443   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
8444   if (I == 0) return true;
8445
8446   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
8447   // map the arguments.
8448   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
8449
8450   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
8451     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
8452       return true;
8453
8454   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
8455   // defined in a different block, then we can transform it.
8456   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
8457       I->getParent() != CondPHI->getParent())
8458     return true;
8459
8460   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
8461   // detailed dominator based analysis, punt.
8462   return false;
8463 }
8464
8465 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
8466 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
8467 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
8468                                         SelectPatternFlavor SPF1,
8469                                         Value *A, Value *B,
8470                                         Instruction &Outer,
8471                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
8472   if (C == A || C == B) {
8473     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
8474     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
8475     if (SPF1 == SPF2)
8476       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
8477
8478     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
8479     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
8480     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
8481         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
8482         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
8483         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
8484       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
8485   }
8486
8487   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
8488   return 0;
8489 }
8490
8491
8492
8493
8494 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8495   Value *CondVal = SI.getCondition();
8496   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8497   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8498
8499   // select true, X, Y  -> X
8500   // select false, X, Y -> Y
8501   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8502     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8503
8504   // select C, X, X -> X
8505   if (TrueVal == FalseVal)
8506     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8507
8508   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8509     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8510   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8511     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8512   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8513     if (isa<Constant>(TrueVal))
8514       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8515     else
8516       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8517   }
8518
8519   if (SI.getType() == Type::getInt1Ty(SI.getContext())) {
8520     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8521       if (C->getZExtValue()) {
8522         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8523         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8524       } else {
8525         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8526         Value *NotCond =
8527           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8528                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8529         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8530       }
8531     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8532       if (C->getZExtValue() == false) {
8533         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8534         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8535       } else {
8536         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8537         Value *NotCond =
8538           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8539                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8540         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8541       }
8542     }
8543
8544     // select a, b, a  -> a&b
8545     // select a, a, b  -> a|b
8546     if (CondVal == TrueVal)
8547       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8548     else if (CondVal == FalseVal)
8549       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8550   }
8551
8552   // Selecting between two integer constants?
8553   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8554     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8555       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8556       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8557         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8558       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8559         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8560         Value *NotCond =
8561           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8562                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8563         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8564       }
8565
8566       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8567         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8568         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8569         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8570         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8571         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8572           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8573               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8574             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8575               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8576                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8577                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8578                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8579                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8580                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8581                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the
8582                 // true or false val is the zero.
8583                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8584                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8585                 Value *V = ICA;
8586                 if (ShouldNotVal)
8587                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8588                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8589                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8590               }
8591       }
8592     }
8593
8594   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8595   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8596     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8597       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8598       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8599         // This is not safe in general for floating point:
8600         // consider X== -0, Y== +0.
8601         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8602         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8603         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8604               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8605             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8606              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8607         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8608       }
8609       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8610       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8611         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8612       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8613
8614     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8615       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8616       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8617         // This is not safe in general for floating point:
8618         // consider X== -0, Y== +0.
8619         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8620         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8621         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8622               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8623             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8624              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8625           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8626       }
8627       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8628       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8629         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8630       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8631     }
8632     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8633   }
8634
8635   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8636   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8637     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8638       return Result;
8639
8640   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8641     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8642       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8643         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8644
8645         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8646         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8647           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8648             return IV;
8649
8650         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8651         // even legal for FP.
8652         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8653              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
8654             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
8655              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
8656           AddOp = FI; SubOp = TI;
8657         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8658                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
8659                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
8660                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
8661           AddOp = TI; SubOp = FI;
8662         }
8663
8664         if (AddOp) {
8665           Value *OtherAddOp = 0;
8666           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8667             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8668           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8669             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8670           }
8671
8672           if (OtherAddOp) {
8673             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8674             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8675             Value *NegVal;  // Compute -Z
8676             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8677               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8678             } else {
8679               NegVal = InsertNewInstBefore(
8680                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1),
8681                                               "tmp"), SI);
8682             }
8683
8684             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8685             Value *NewFalseOp = NegVal;
8686             if (AddOp != TI)
8687               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8688             Instruction *NewSel =
8689               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8690                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8691
8692             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8693             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8694           }
8695         }
8696       }
8697
8698   // See if we can fold the select into one of our operands.
8699   if (SI.getType()->isInteger()) {
8700     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
8701       return FoldI;
8702
8703     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
8704     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
8705     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
8706     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
8707     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
8708     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
8709       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
8710         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
8711                                           SI, SPF, RHS))
8712           return R;
8713       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
8714         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
8715                                           SI, SPF, LHS))
8716           return R;
8717     }
8718
8719     // TODO.
8720     // ABS(-X) -> ABS(X)
8721     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
8722   }
8723
8724   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
8725   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
8726     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
8727     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
8728         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
8729       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
8730         return NV;
8731
8732   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8733     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8734     SI.setOperand(1, FalseVal);
8735     SI.setOperand(2, TrueVal);
8736     return &SI;
8737   }
8738
8739   return 0;
8740 }
8741
8742 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8743 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8744 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8745 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8746 /// their preferred alignment from the beginning.
8747 ///
8748 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8749                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8750
8751   User *U = dyn_cast<User>(V);
8752   if (!U) return Align;
8753
8754   switch (Operator::getOpcode(U)) {
8755   default: break;
8756   case Instruction::BitCast:
8757     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8758   case Instruction::GetElementPtr: {
8759     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8760     bool AllZeroOperands = true;
8761     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8762       if (!isa<Constant>(*i) ||
8763           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8764         AllZeroOperands = false;
8765         break;
8766       }
8767
8768     if (AllZeroOperands) {
8769       // Treat this like a bitcast.
8770       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8771     }
8772     break;
8773   }
8774   }
8775
8776   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8777     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8778     // of the global.
8779     if (!GV->isDeclaration()) {
8780       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
8781         Align = GV->getAlignment();
8782       else {
8783         GV->setAlignment(PrefAlign);
8784         Align = PrefAlign;
8785       }
8786     }
8787   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
8788     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
8789     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
8790       Align = AI->getAlignment();
8791     else {
8792       AI->setAlignment(PrefAlign);
8793       Align = PrefAlign;
8794     }
8795   }
8796
8797   return Align;
8798 }
8799
8800 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8801 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8802 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8803 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8804 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8805                                                   unsigned PrefAlign) {
8806   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8807                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8808   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8809   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8810   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8811   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8812   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8813
8814   if (PrefAlign > Align)
8815     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8816
8817     // We don't need to make any adjustment.
8818   return Align;
8819 }
8820
8821 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8822   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8823   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8824   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8825   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
8826
8827   if (CopyAlign < MinAlign) {
8828     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
8829                                              MinAlign, false));
8830     return MI;
8831   }
8832
8833   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8834   // load/store.
8835   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8836   if (MemOpLength == 0) return 0;
8837
8838   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8839   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8840   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8841   // case.
8842   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8843   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8844
8845   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8846     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8847
8848   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8849   Type *NewPtrTy =
8850             PointerType::getUnqual(IntegerType::get(MI->getContext(), Size<<3));
8851
8852   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8853   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8854   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8855   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8856   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8857   // integer datatype.
8858   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8859     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8860     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8861       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8862       // down through these levels if so.
8863       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
8864         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8865           if (STy->getNumElements() == 1)
8866             SrcETy = STy->getElementType(0);
8867           else
8868             break;
8869         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8870           if (ATy->getNumElements() == 1)
8871             SrcETy = ATy->getElementType();
8872           else
8873             break;
8874         } else
8875           break;
8876       }
8877
8878       if (SrcETy->isSingleValueType())
8879         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8880     }
8881   }
8882
8883
8884   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8885   // infer, use it.
8886   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8887   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8888
8889   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
8890   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
8891   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8892   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8893   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8894
8895   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8896   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8897   return MI;
8898 }
8899
8900 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
8901   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
8902   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
8903     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
8904                                              Alignment, false));
8905     return MI;
8906   }
8907
8908   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
8909   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
8910   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
8911   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(MI->getContext()))
8912     return 0;
8913   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
8914   Alignment = MI->getAlignment();
8915
8916   // If the length is zero, this is a no-op
8917   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
8918
8919   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
8920   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
8921     const Type *ITy = IntegerType::get(MI->getContext(), Len*8);  // n=1 -> i8.
8922
8923     Value *Dest = MI->getDest();
8924     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
8925
8926     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
8927     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
8928
8929     // Extract the fill value and store.
8930     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
8931     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
8932                                       Dest, false, Alignment), *MI);
8933
8934     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8935     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
8936     return MI;
8937   }
8938
8939   return 0;
8940 }
8941
8942
8943 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding
8944 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8945 /// the heavy lifting.
8946 ///
8947 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8948   if (isFreeCall(&CI))
8949     return visitFree(CI);
8950
8951   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
8952   // callee isn't.
8953   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
8954       !CI.doesNotThrow()) {
8955     CI.setDoesNotThrow();
8956     return &CI;
8957   }
8958
8959   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8960   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8961
8962   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8963   // visitCallSite.
8964   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8965     bool Changed = false;
8966
8967     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8968     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8969       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8970
8971       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8972         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8973           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8974           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8975           // alignment is sufficient.
8976         }
8977     }
8978
8979     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8980     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8981     // into a call to memcpy.
8982     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8983       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8984         if (GVSrc->isConstant()) {
8985           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8986           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
8987           const Type *Tys[1];
8988           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
8989           CI.setOperand(0,
8990                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
8991           Changed = true;
8992         }
8993     }
8994
8995     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) {
8996       // memmove(x,x,size) -> noop.
8997       if (MTI->getSource() == MTI->getDest())
8998         return EraseInstFromFunction(CI);
8999     }
9000
9001     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9002     // set, update the alignment.
9003     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
9004       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9005         return I;
9006     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9007       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9008         return I;
9009     }
9010
9011     if (Changed) return II;
9012   }
9013
9014   switch (II->getIntrinsicID()) {
9015   default: break;
9016   case Intrinsic::bswap:
9017     // bswap(bswap(x)) -> x
9018     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9019       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9020         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9021
9022     // bswap(trunc(bswap(x))) -> trunc(lshr(x, c))
9023     if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(II->getOperand(1))) {
9024       if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(TI->getOperand(0)))
9025         if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
9026           unsigned C = Operand->getType()->getPrimitiveSizeInBits() -
9027                        TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9028           Value *CV = ConstantInt::get(Operand->getType(), C);
9029           Value *V = Builder->CreateLShr(Operand->getOperand(1), CV);
9030           return new TruncInst(V, TI->getType());
9031         }
9032     }
9033
9034     break;
9035   case Intrinsic::powi:
9036     if (ConstantInt *Power = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
9037       // powi(x, 0) -> 1.0
9038       if (Power->isZero())
9039         return ReplaceInstUsesWith(CI, ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0));
9040       // powi(x, 1) -> x
9041       if (Power->isOne())
9042         return ReplaceInstUsesWith(CI, II->getOperand(1));
9043       // powi(x, -1) -> 1/x
9044       if (Power->isAllOnesValue())
9045         return BinaryOperator::CreateFDiv(ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0),
9046                                           II->getOperand(1));
9047     }
9048     break;
9049
9050   case Intrinsic::uadd_with_overflow: {
9051     Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
9052     const IntegerType *IT = cast<IntegerType>(II->getOperand(1)->getType());
9053     uint32_t BitWidth = IT->getBitWidth();
9054     APInt Mask = APInt::getSignBit(BitWidth);
9055     APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
9056     APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
9057     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
9058     bool LHSKnownNegative = LHSKnownOne[BitWidth - 1];
9059     bool LHSKnownPositive = LHSKnownZero[BitWidth - 1];
9060
9061     if (LHSKnownNegative || LHSKnownPositive) {
9062       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
9063       APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
9064       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
9065       bool RHSKnownNegative = RHSKnownOne[BitWidth - 1];
9066       bool RHSKnownPositive = RHSKnownZero[BitWidth - 1];
9067       if (LHSKnownNegative && RHSKnownNegative) {
9068         // The sign bit is set in both cases: this MUST overflow.
9069         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
9070         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS, "", &CI);
9071         Worklist.Add(Add);
9072         Constant *V[] = {
9073           UndefValue::get(LHS->getType()),ConstantInt::getTrue(II->getContext())
9074         };
9075         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
9076         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
9077       }
9078
9079       if (LHSKnownPositive && RHSKnownPositive) {
9080         // The sign bit is clear in both cases: this CANNOT overflow.
9081         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
9082         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateNUWAdd(LHS, RHS, "", &CI);
9083         Worklist.Add(Add);
9084         Constant *V[] = {
9085           UndefValue::get(LHS->getType()),
9086           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
9087         };
9088         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
9089         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
9090       }
9091     }
9092   }
9093   // FALL THROUGH uadd into sadd
9094   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
9095     // Canonicalize constants into the RHS.
9096     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
9097         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
9098       Value *LHS = II->getOperand(1);
9099       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
9100       II->setOperand(2, LHS);
9101       return II;
9102     }
9103
9104     // X + undef -> undef
9105     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
9106       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
9107
9108     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
9109       // X + 0 -> {X, false}
9110       if (RHS->isZero()) {
9111         Constant *V[] = {
9112           UndefValue::get(II->getOperand(0)->getType()),
9113           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
9114         };
9115         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
9116         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
9117       }
9118     }
9119     break;
9120   case Intrinsic::usub_with_overflow:
9121   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
9122     // undef - X -> undef
9123     // X - undef -> undef
9124     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(1)) ||
9125         isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
9126       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
9127
9128     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
9129       // X - 0 -> {X, false}
9130       if (RHS->isZero()) {
9131         Constant *V[] = {
9132           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
9133           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
9134         };
9135         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
9136         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
9137       }
9138     }
9139     break;
9140   case Intrinsic::umul_with_overflow:
9141   case Intrinsic::smul_with_overflow:
9142     // Canonicalize constants into the RHS.
9143     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
9144         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
9145       Value *LHS = II->getOperand(1);
9146       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
9147       II->setOperand(2, LHS);
9148       return II;
9149     }
9150
9151     // X * undef -> undef
9152     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
9153       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
9154
9155     if (ConstantInt *RHSI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
9156       // X*0 -> {0, false}
9157       if (RHSI->isZero())
9158         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(II->getType()));
9159
9160       // X * 1 -> {X, false}
9161       if (RHSI->equalsInt(1)) {
9162         Constant *V[] = {
9163           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
9164           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
9165         };
9166         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
9167         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
9168       }
9169     }
9170     break;
9171   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9172   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9173   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9174   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9175   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9176     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9177     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9178     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9179       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
9180                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
9181       return new LoadInst(Ptr);
9182     }
9183     break;
9184   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9185   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9186     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9187     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9188       const Type *OpPtrTy =
9189         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9190       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
9191       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9192     }
9193     break;
9194   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9195   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9196   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9197     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9198     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9199       const Type *OpPtrTy =
9200         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9201       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
9202       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9203     }
9204     break;
9205
9206   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9207     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9208     // we can simplify the input based on that, do so now.
9209     unsigned VWidth =
9210       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
9211     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
9212     APInt UndefElts(VWidth, 0);
9213     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
9214                                               UndefElts)) {
9215       II->setOperand(1, V);
9216       return II;
9217     }
9218     break;
9219   }
9220
9221   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9222     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9223     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9224       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9225
9226       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9227       bool AllEltsOk = true;
9228       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9229         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) &&
9230             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9231           AllEltsOk = false;
9232           break;
9233         }
9234       }
9235
9236       if (AllEltsOk) {
9237         // Cast the input vectors to byte vectors.
9238         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
9239         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
9240         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9241
9242         // Only extract each element once.
9243         Value *ExtractedElts[32];
9244         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9245
9246         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9247           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9248             continue;
9249           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9250           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9251
9252           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9253             ExtractedElts[Idx] =
9254               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1,
9255                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(II->getContext()),
9256                                    Idx&15, false), "tmp");
9257           }
9258
9259           // Insert this value into the result vector.
9260           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
9261                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(II->getContext()),
9262                                           i, false), "tmp");
9263         }
9264         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9265       }
9266     }
9267     break;
9268
9269   case Intrinsic::stackrestore: {
9270     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9271     // happen when variable allocas are DCE'd.
9272     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9273       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9274         BasicBlock::iterator BI = SS;
9275         if (&*++BI == II)
9276           return EraseInstFromFunction(CI);
9277       }
9278     }
9279
9280     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9281     // same block without an intervening call/alloca.
9282     BasicBlock::iterator BI = II;
9283     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9284     bool CannotRemove = false;
9285     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9286       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
9287         CannotRemove = true;
9288         break;
9289       }
9290       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9291         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9292           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9293           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9294             return EraseInstFromFunction(CI);
9295           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9296         } else {
9297           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9298           // restore.
9299           CannotRemove = true;
9300           break;
9301         }
9302       }
9303     }
9304
9305     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9306     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9307     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9308       return EraseInstFromFunction(CI);
9309     break;
9310   }
9311   }
9312
9313   return visitCallSite(II);
9314 }
9315
9316 // InvokeInst simplification
9317 //
9318 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9319   return visitCallSite(&II);
9320 }
9321
9322 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value
9323 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9324 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9325                                          const CastInst * const CI,
9326                                          const TargetData * const TD,
9327                                          const int ix) {
9328   if (!CI->isLosslessCast())
9329     return false;
9330
9331   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9332   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9333   // passed explicitly we could avoid this check.
9334   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9335     return true;
9336
9337   const Type* SrcTy =
9338             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9339   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9340   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9341     return false;
9342   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
9343     return false;
9344   return true;
9345 }
9346
9347 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9348 //
9349 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9350   bool Changed = false;
9351
9352   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9353   // to the arguments of the call/invoke.
9354   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9355
9356   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9357
9358   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9359     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9360       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9361       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9362       // be unreachable, as the call is undefined.
9363       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()),
9364                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(Callee->getContext())),
9365                                   OldCall);
9366       // If OldCall dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
9367       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
9368       if (!OldCall->getType()->isVoidTy())
9369         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9370       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9371         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9372       return 0;
9373     }
9374
9375   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9376     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9377     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9378     // that we can't modify the CFG here.
9379     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()),
9380                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(Callee->getContext())),
9381                   CS.getInstruction());
9382
9383     // If CS dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
9384     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
9385     if (!CS.getInstruction()->getType()->isVoidTy())
9386       CS.getInstruction()->
9387         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9388
9389     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9390       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9391       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9392                          ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()), II);
9393     }
9394     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9395   }
9396
9397   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9398     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9399       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9400         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9401
9402   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9403   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9404   if (FTy->isVarArg()) {
9405     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9406     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9407     // the call.
9408     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9409            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9410       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9411       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9412         *I = CI->getOperand(0);
9413         Changed = true;
9414       }
9415     }
9416   }
9417
9418   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9419     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9420     CS.setDoesNotThrow();
9421     Changed = true;
9422   }
9423
9424   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9425 }
9426
9427 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9428 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9429 //
9430 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9431   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9432   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9433   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast ||
9434       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9435     return false;
9436   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9437   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9438   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9439
9440   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9441   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9442   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9443   //
9444   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9445   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9446   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9447
9448   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9449     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9450
9451   // Check to see if we are changing the return type...
9452   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9453     if (Callee->isDeclaration() &&
9454         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9455         // a pointer to an integer of the same size.
9456         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
9457            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
9458           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
9459            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
9460       return false;   // Cannot transform this return value.
9461
9462     if (!Caller->use_empty() &&
9463         // void -> non-void is handled specially
9464         !NewRetTy->isVoidTy() && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9465       return false;   // Cannot transform this return value.
9466
9467     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9468       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9469       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9470         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9471     }
9472
9473     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9474     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9475     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9476     // the critical edge).  Bail out in this case.
9477     if (!Caller->use_empty())
9478       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9479         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9480              UI != E; ++UI)
9481           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9482             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9483                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9484               return false;
9485   }
9486
9487   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9488   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9489
9490   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9491   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9492     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9493     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9494
9495     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9496       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9497
9498     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1)
9499         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9500       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9501
9502     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9503     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9504     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9505       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
9506       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
9507               (isa<PointerType>(ActTy) ||
9508               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
9509     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9510   }
9511
9512   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9513       Callee->isDeclaration())
9514     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9515
9516   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9517       !CallerPAL.isEmpty())
9518     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9519     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9520     // that are compatible with being a vararg call argument.
9521     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9522       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9523         break;
9524       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9525       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9526         return false;
9527     }
9528
9529   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9530   // inserting cast instructions as necessary...
9531   std::vector<Value*> Args;
9532   Args.reserve(NumActualArgs);
9533   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9534   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9535
9536   // Get any return attributes.
9537   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9538
9539   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9540   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9541   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9542
9543   // Add the new return attributes.
9544   if (RAttrs)
9545     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9546
9547   AI = CS.arg_begin();
9548   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9549     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9550     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9551       Args.push_back(*AI);
9552     } else {
9553       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9554           false, ParamTy, false);
9555       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
9556     }
9557
9558     // Add any parameter attributes.
9559     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9560       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9561   }
9562
9563   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9564   // now.
9565   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9566     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9567
9568   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
9569   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9570     if (!FT->isVarArg()) {
9571       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
9572              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9573     } else {
9574       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
9575       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9576         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9577         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9578           // Must promote to pass through va_arg area!
9579           Instruction::CastOps opcode =
9580             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
9581           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
9582         } else {
9583           Args.push_back(*AI);
9584         }
9585
9586         // Add any parameter attributes.
9587         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9588           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9589       }
9590     }
9591   }
9592
9593   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9594     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9595
9596   if (NewRetTy->isVoidTy())
9597     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9598
9599   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
9600                                                      attrVec.end());
9601
9602   Instruction *NC;
9603   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9604     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9605                             Args.begin(), Args.end(),
9606                             Caller->getName(), Caller);
9607     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9608     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9609   } else {
9610     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9611                           Caller->getName(), Caller);
9612     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9613     if (CI->isTailCall())
9614       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9615     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9616     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9617   }
9618
9619   // Insert a cast of the return type as necessary.
9620   Value *NV = NC;
9621   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9622     if (!NV->getType()->isVoidTy()) {
9623       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false,
9624                                                             OldRetTy, false);
9625       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9626
9627       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9628       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9629       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9630         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9631         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9632       } else {
9633         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9634         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9635       }
9636       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
9637     } else {
9638       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9639     }
9640   }
9641
9642
9643   if (!Caller->use_empty())
9644     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9645
9646   EraseInstFromFunction(*Caller);
9647   return true;
9648 }
9649
9650 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9651 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9652 //
9653 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9654   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9655   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9656   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9657   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9658
9659   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9660   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9661   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9662     return 0;
9663
9664   IntrinsicInst *Tramp =
9665     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9666
9667   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9668   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9669   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9670
9671   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9672   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9673     unsigned NestIdx = 1;
9674     const Type *NestTy = 0;
9675     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9676
9677     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9678     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9679          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9680       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9681         // Record the parameter type and any other attributes.
9682         NestTy = *I;
9683         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9684         break;
9685       }
9686
9687     if (NestTy) {
9688       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9689       std::vector<Value*> NewArgs;
9690       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9691
9692       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9693       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9694
9695       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9696       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9697
9698       // Add any result attributes.
9699       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9700         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9701
9702       {
9703         unsigned Idx = 1;
9704         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9705         do {
9706           if (Idx == NestIdx) {
9707             // Add the chain argument and attributes.
9708             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9709             if (NestVal->getType() != NestTy)
9710               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9711             NewArgs.push_back(NestVal);
9712             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9713           }
9714
9715           if (I == E)
9716             break;
9717
9718           // Add the original argument and attributes.
9719           NewArgs.push_back(*I);
9720           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9721             NewAttrs.push_back
9722               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9723
9724           ++Idx, ++I;
9725         } while (1);
9726       }
9727
9728       // Add any function attributes.
9729       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9730         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9731
9732       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9733       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9734       // with the chain parameter inserted.
9735
9736       std::vector<const Type*> NewTypes;
9737       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9738
9739       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9740       // mean appending it.
9741       {
9742         unsigned Idx = 1;
9743         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9744           E = FTy->param_end();
9745
9746         do {
9747           if (Idx == NestIdx)
9748             // Add the chain's type.
9749             NewTypes.push_back(NestTy);
9750
9751           if (I == E)
9752             break;
9753
9754           // Add the original type.
9755           NewTypes.push_back(*I);
9756
9757           ++Idx, ++I;
9758         } while (1);
9759       }
9760
9761       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9762       // code sort out any function type mismatches.
9763       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes,
9764                                                 FTy->isVarArg());
9765       Constant *NewCallee =
9766         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9767         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF,
9768                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
9769       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
9770                                                    NewAttrs.end());
9771
9772       Instruction *NewCaller;
9773       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9774         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9775                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9776                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9777                                        Caller->getName(), Caller);
9778         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9779         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9780       } else {
9781         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9782                                      Caller->getName(), Caller);
9783         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9784           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9785         cast<CallInst>(NewCaller)->
9786           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9787         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9788       }
9789       if (!Caller->getType()->isVoidTy())
9790         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9791       Caller->eraseFromParent();
9792       Worklist.Remove(Caller);
9793       return 0;
9794     }
9795   }
9796
9797   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9798   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9799   // code sort out any function type mismatches.
9800   Constant *NewCallee =
9801     NestF->getType() == PTy ? NestF :
9802                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9803   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9804   return CS.getInstruction();
9805 }
9806
9807 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(a,c)]
9808 /// and if a/b/c and the add's all have a single use, turn this into a phi
9809 /// and a single binop.
9810 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9811   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9812   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
9813   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9814   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9815   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9816
9817   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9818   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9819
9820   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
9821   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9822     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9823     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9824         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9825         // types or GEP's with different index types.
9826         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9827         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9828       return 0;
9829
9830     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9831     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9832       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9833           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9834         return 0;
9835
9836     // Keep track of which operand needs a phi node.
9837     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9838     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9839   }
9840
9841   // If both LHS and RHS would need a PHI, don't do this transformation,
9842   // because it would increase the number of PHIs entering the block,
9843   // which leads to higher register pressure. This is especially
9844   // bad when the PHIs are in the header of a loop.
9845   if (!LHSVal && !RHSVal)
9846     return 0;
9847
9848   // Otherwise, this is safe to transform!
9849
9850   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9851   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9852   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9853   if (LHSVal == 0) {
9854     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9855                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9856     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9857     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9858     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9859     LHSVal = NewLHS;
9860   }
9861
9862   if (RHSVal == 0) {
9863     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9864                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9865     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9866     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9867     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9868     RHSVal = NewRHS;
9869   }
9870
9871   // Add all operands to the new PHIs.
9872   if (NewLHS || NewRHS) {
9873     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9874       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9875       if (NewLHS) {
9876         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
9877         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9878       }
9879       if (NewRHS) {
9880         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
9881         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9882       }
9883     }
9884   }
9885
9886   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9887     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9888   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
9889   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
9890                          LHSVal, RHSVal);
9891 }
9892
9893 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
9894   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
9895
9896   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(),
9897                                         FirstInst->op_end());
9898   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
9899   // constants.
9900   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
9901
9902   // We don't want to replace this phi if the replacement would require
9903   // more than one phi, which leads to higher register pressure. This is
9904   // especially bad when the PHIs are in the header of a loop.
9905   bool NeededPhi = false;
9906
9907   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
9908   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9909     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
9910     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
9911       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
9912       return 0;
9913
9914     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
9915     if (AllBasePointersAreAllocas &&
9916         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
9917          !GEP->hasAllConstantIndices()))
9918       AllBasePointersAreAllocas = false;
9919
9920     // Compare the operand lists.
9921     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
9922       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
9923         continue;
9924
9925       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
9926       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
9927       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
9928       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
9929       // for struct indices, which must always be constant.
9930       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
9931           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
9932         return 0;
9933
9934       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
9935         return 0;
9936
9937       // If we already needed a PHI for an earlier operand, and another operand
9938       // also requires a PHI, we'd be introducing more PHIs than we're
9939       // eliminating, which increases register pressure on entry to the PHI's
9940       // block.
9941       if (NeededPhi)
9942         return 0;
9943
9944       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
9945       NeededPhi = true;
9946     }
9947   }
9948
9949   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
9950   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
9951   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
9952   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
9953   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
9954   // which can usually all be folded into the load.
9955   if (AllBasePointersAreAllocas)
9956     return 0;
9957
9958   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
9959   // that is variable.
9960   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
9961
9962   bool HasAnyPHIs = false;
9963   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
9964     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
9965     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
9966     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
9967                                      FirstOp->getName()+".pn");
9968     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9969
9970     NewPN->reserveOperandSpace(e);
9971     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
9972     OperandPhis[i] = NewPN;
9973     FixedOperands[i] = NewPN;
9974     HasAnyPHIs = true;
9975   }
9976
9977
9978   // Add all operands to the new PHIs.
9979   if (HasAnyPHIs) {
9980     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9981       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
9982       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
9983
9984       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
9985         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
9986           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
9987     }
9988   }
9989
9990   Value *Base = FixedOperands[0];
9991   return cast<GEPOperator>(FirstInst)->isInBounds() ?
9992     GetElementPtrInst::CreateInBounds(Base, FixedOperands.begin()+1,
9993                                       FixedOperands.end()) :
9994     GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
9995                               FixedOperands.end());
9996 }
9997
9998
9999 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
10000 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
10001 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
10002 /// the end of the block it is in.
10003 ///
10004 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10005 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10006 /// to a register.
10007 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
10008   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10009
10010   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10011     if (BBI->mayWriteToMemory())
10012       return false;
10013
10014   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10015   // profitable to do this xform.
10016   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10017     bool isAddressTaken = false;
10018     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10019          UI != E; ++UI) {
10020       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10021       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10022         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10023         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10024       }
10025       isAddressTaken = true;
10026       break;
10027     }
10028
10029     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
10030       return false;
10031   }
10032
10033   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
10034   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
10035   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
10036   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
10037   // do a shared load from register in the successor.
10038   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
10039     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
10040       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
10041         return false;
10042
10043   return true;
10044 }
10045
10046 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN) {
10047   LoadInst *FirstLI = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(0));
10048
10049   // When processing loads, we need to propagate two bits of information to the
10050   // sunk load: whether it is volatile, and what its alignment is.  We currently
10051   // don't sink loads when some have their alignment specified and some don't.
10052   // visitLoadInst will propagate an alignment onto the load when TD is around,
10053   // and if TD isn't around, we can't handle the mixed case.
10054   bool isVolatile = FirstLI->isVolatile();
10055   unsigned LoadAlignment = FirstLI->getAlignment();
10056
10057   // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10058   // load and the PHI.
10059   if (FirstLI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10060       !isSafeAndProfitableToSinkLoad(FirstLI))
10061     return 0;
10062
10063   // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10064   // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10065   // the path through the other successor.
10066   if (isVolatile &&
10067       FirstLI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10068     return 0;
10069
10070   // Check to see if all arguments are the same operation.
10071   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10072     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i));
10073     if (!LI || !LI->hasOneUse())
10074       return 0;
10075
10076     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between
10077     // the load and the PHI.
10078     if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10079         LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10080         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10081       return 0;
10082
10083     // If some of the loads have an alignment specified but not all of them,
10084     // we can't do the transformation.
10085     if ((LoadAlignment != 0) != (LI->getAlignment() != 0))
10086       return 0;
10087
10088     LoadAlignment = std::min(LoadAlignment, LI->getAlignment());
10089
10090     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10091     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10092     // the path through the other successor.
10093     if (isVolatile &&
10094         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10095       return 0;
10096   }
10097
10098   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10099   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10100   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstLI->getOperand(0)->getType(),
10101                                    PN.getName()+".in");
10102   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10103
10104   Value *InVal = FirstLI->getOperand(0);
10105   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10106
10107   // Add all operands to the new PHI.
10108   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10109     Value *NewInVal = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10110     if (NewInVal != InVal)
10111       InVal = 0;
10112     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10113   }
10114
10115   Value *PhiVal;
10116   if (InVal) {
10117     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10118     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10119     PhiVal = InVal;
10120     delete NewPN;
10121   } else {
10122     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10123     PhiVal = NewPN;
10124   }
10125
10126   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10127   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10128   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10129   if (isVolatile)
10130     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10131       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10132
10133   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile, LoadAlignment);
10134 }
10135
10136
10137
10138 /// FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10139 /// operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10140 /// inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10141 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10142   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10143
10144   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst))
10145     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10146   if (isa<LoadInst>(FirstInst))
10147     return FoldPHIArgLoadIntoPHI(PN);
10148
10149   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10150   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10151   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10152   // code size and simplifying code.
10153   Constant *ConstantOp = 0;
10154   const Type *CastSrcTy = 0;
10155
10156   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10157     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10158
10159     // Be careful about transforming integer PHIs.  We don't want to pessimize
10160     // the code by turning an i32 into an i1293.
10161     if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && isa<IntegerType>(CastSrcTy)) {
10162       if (!ShouldChangeType(PN.getType(), CastSrcTy, TD))
10163         return 0;
10164     }
10165   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10166     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant,
10167     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10168     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10169     if (ConstantOp == 0)
10170       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10171   } else {
10172     return 0;  // Cannot fold this operation.
10173   }
10174
10175   // Check to see if all arguments are the same operation.
10176   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10177     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10178     if (I == 0 || !I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10179       return 0;
10180     if (CastSrcTy) {
10181       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10182         return 0;  // Cast operation must match.
10183     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10184       return 0;
10185     }
10186   }
10187
10188   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10189   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10190   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10191                                    PN.getName()+".in");
10192   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10193
10194   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10195   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10196
10197   // Add all operands to the new PHI.
10198   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10199     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10200     if (NewInVal != InVal)
10201       InVal = 0;
10202     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10203   }
10204
10205   Value *PhiVal;
10206   if (InVal) {
10207     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10208     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10209     PhiVal = InVal;
10210     delete NewPN;
10211   } else {
10212     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10213     PhiVal = NewPN;
10214   }
10215
10216   // Insert and return the new operation.
10217   if (CastInst *FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10218     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10219
10220   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10221     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10222
10223   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10224   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10225                          PhiVal, ConstantOp);
10226 }
10227
10228 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10229 /// that is dead.
10230 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10231                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10232   if (PN->use_empty()) return true;
10233   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10234
10235   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10236   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10237     return true;
10238
10239   // Don't scan crazily complex things.
10240   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10241     return false;
10242
10243   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10244     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10245
10246   return false;
10247 }
10248
10249 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10250 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10251 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10252 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal,
10253                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10254   // See if we already saw this PHI node.
10255   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10256     return true;
10257
10258   // Don't scan crazily complex things.
10259   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10260     return false;
10261
10262   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10263   // the value.
10264   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10265     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10266     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10267       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10268         return false;
10269     } else if (Op != NonPhiInVal)
10270       return false;
10271   }
10272
10273   return true;
10274 }
10275
10276
10277 namespace {
10278 struct PHIUsageRecord {
10279   unsigned PHIId;     // The ID # of the PHI (something determinstic to sort on)
10280   unsigned Shift;     // The amount shifted.
10281   Instruction *Inst;  // The trunc instruction.
10282
10283   PHIUsageRecord(unsigned pn, unsigned Sh, Instruction *User)
10284     : PHIId(pn), Shift(Sh), Inst(User) {}
10285
10286   bool operator<(const PHIUsageRecord &RHS) const {
10287     if (PHIId < RHS.PHIId) return true;
10288     if (PHIId > RHS.PHIId) return false;
10289     if (Shift < RHS.Shift) return true;
10290     if (Shift > RHS.Shift) return false;
10291     return Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
10292            RHS.Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10293   }
10294 };
10295
10296 struct LoweredPHIRecord {
10297   PHINode *PN;        // The PHI that was lowered.
10298   unsigned Shift;     // The amount shifted.
10299   unsigned Width;     // The width extracted.
10300
10301   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh, const Type *Ty)
10302     : PN(pn), Shift(Sh), Width(Ty->getPrimitiveSizeInBits()) {}
10303
10304   // Ctor form used by DenseMap.
10305   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh)
10306     : PN(pn), Shift(Sh), Width(0) {}
10307 };
10308 }
10309
10310 namespace llvm {
10311   template<>
10312   struct DenseMapInfo<LoweredPHIRecord> {
10313     static inline LoweredPHIRecord getEmptyKey() {
10314       return LoweredPHIRecord(0, 0);
10315     }
10316     static inline LoweredPHIRecord getTombstoneKey() {
10317       return LoweredPHIRecord(0, 1);
10318     }
10319     static unsigned getHashValue(const LoweredPHIRecord &Val) {
10320       return DenseMapInfo<PHINode*>::getHashValue(Val.PN) ^ (Val.Shift>>3) ^
10321              (Val.Width>>3);
10322     }
10323     static bool isEqual(const LoweredPHIRecord &LHS,
10324                         const LoweredPHIRecord &RHS) {
10325       return LHS.PN == RHS.PN && LHS.Shift == RHS.Shift &&
10326              LHS.Width == RHS.Width;
10327     }
10328   };
10329   template <>
10330   struct isPodLike<LoweredPHIRecord> { static const bool value = true; };
10331 }
10332
10333
10334 /// SliceUpIllegalIntegerPHI - This is an integer PHI and we know that it has an
10335 /// illegal type: see if it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If
10336 /// so, we split the PHI into the various pieces being extracted.  This sort of
10337 /// thing is introduced when SROA promotes an aggregate to large integer values.
10338 ///
10339 /// TODO: The user of the trunc may be an bitcast to float/double/vector or an
10340 /// inttoptr.  We should produce new PHIs in the right type.
10341 ///
10342 Instruction *InstCombiner::SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &FirstPhi) {
10343   // PHIUsers - Keep track of all of the truncated values extracted from a set
10344   // of PHIs, along with their offset.  These are the things we want to rewrite.
10345   SmallVector<PHIUsageRecord, 16> PHIUsers;
10346
10347   // PHIs are often mutually cyclic, so we keep track of a whole set of PHI
10348   // nodes which are extracted from. PHIsToSlice is a set we use to avoid
10349   // revisiting PHIs, PHIsInspected is a ordered list of PHIs that we need to
10350   // check the uses of (to ensure they are all extracts).
10351   SmallVector<PHINode*, 8> PHIsToSlice;
10352   SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIsInspected;
10353
10354   PHIsToSlice.push_back(&FirstPhi);
10355   PHIsInspected.insert(&FirstPhi);
10356
10357   for (unsigned PHIId = 0; PHIId != PHIsToSlice.size(); ++PHIId) {
10358     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
10359
10360     // Scan the input list of the PHI.  If any input is an invoke, and if the
10361     // input is defined in the predecessor, then we won't be split the critical
10362     // edge which is required to insert a truncate.  Because of this, we have to
10363     // bail out.
10364     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10365       InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(PN->getIncomingValue(i));
10366       if (II == 0) continue;
10367       if (II->getParent() != PN->getIncomingBlock(i))
10368         continue;
10369
10370       // If we have a phi, and if it's directly in the predecessor, then we have
10371       // a critical edge where we need to put the truncate.  Since we can't
10372       // split the edge in instcombine, we have to bail out.
10373       return 0;
10374     }
10375
10376
10377     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
10378          UI != E; ++UI) {
10379       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
10380
10381       // If the user is a PHI, inspect its uses recursively.
10382       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
10383         if (PHIsInspected.insert(UserPN))
10384           PHIsToSlice.push_back(UserPN);
10385         continue;
10386       }
10387
10388       // Truncates are always ok.
10389       if (isa<TruncInst>(User)) {
10390         PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, 0, User));
10391         continue;
10392       }
10393
10394       // Otherwise it must be a lshr which can only be used by one trunc.
10395       if (User->getOpcode() != Instruction::LShr ||
10396           !User->hasOneUse() || !isa<TruncInst>(User->use_back()) ||
10397           !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
10398         return 0;
10399
10400       unsigned Shift = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getZExtValue();
10401       PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, Shift, User->use_back()));
10402     }
10403   }
10404
10405   // If we have no users, they must be all self uses, just nuke the PHI.
10406   if (PHIUsers.empty())
10407     return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, UndefValue::get(FirstPhi.getType()));
10408
10409   // If this phi node is transformable, create new PHIs for all the pieces
10410   // extracted out of it.  First, sort the users by their offset and size.
10411   array_pod_sort(PHIUsers.begin(), PHIUsers.end());
10412
10413   DEBUG(errs() << "SLICING UP PHI: " << FirstPhi << '\n';
10414             for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
10415               errs() << "AND USER PHI #" << i << ": " << *PHIsToSlice[i] <<'\n';
10416         );
10417
10418   // PredValues - This is a temporary used when rewriting PHI nodes.  It is
10419   // hoisted out here to avoid construction/destruction thrashing.
10420   DenseMap<BasicBlock*, Value*> PredValues;
10421
10422   // ExtractedVals - Each new PHI we introduce is saved here so we don't
10423   // introduce redundant PHIs.
10424   DenseMap<LoweredPHIRecord, PHINode*> ExtractedVals;
10425
10426   for (unsigned UserI = 0, UserE = PHIUsers.size(); UserI != UserE; ++UserI) {
10427     unsigned PHIId = PHIUsers[UserI].PHIId;
10428     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
10429     unsigned Offset = PHIUsers[UserI].Shift;
10430     const Type *Ty = PHIUsers[UserI].Inst->getType();
10431
10432     PHINode *EltPHI;
10433
10434     // If we've already lowered a user like this, reuse the previously lowered
10435     // value.
10436     if ((EltPHI = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)]) == 0) {
10437
10438       // Otherwise, Create the new PHI node for this user.
10439       EltPHI = PHINode::Create(Ty, PN->getName()+".off"+Twine(Offset), PN);
10440       assert(EltPHI->getType() != PN->getType() &&
10441              "Truncate didn't shrink phi?");
10442
10443       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10444         BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
10445         Value *&PredVal = PredValues[Pred];
10446
10447         // If we already have a value for this predecessor, reuse it.
10448         if (PredVal) {
10449           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
10450           continue;
10451         }
10452
10453         // Handle the PHI self-reuse case.
10454         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
10455         if (InVal == PN) {
10456           PredVal = EltPHI;
10457           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
10458           continue;
10459         }
10460
10461         if (PHINode *InPHI = dyn_cast<PHINode>(PN)) {
10462           // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we
10463           // already rewrote it, just use the lowered value.
10464           if (Value *Res = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(InPHI, Offset, Ty)]) {
10465             PredVal = Res;
10466             EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
10467             continue;
10468           }
10469         }
10470
10471         // Otherwise, do an extract in the predecessor.
10472         Builder->SetInsertPoint(Pred, Pred->getTerminator());
10473         Value *Res = InVal;
10474         if (Offset)
10475           Res = Builder->CreateLShr(Res, ConstantInt::get(InVal->getType(),
10476                                                           Offset), "extract");
10477         Res = Builder->CreateTrunc(Res, Ty, "extract.t");
10478         PredVal = Res;
10479         EltPHI->addIncoming(Res, Pred);
10480
10481         // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we are
10482         // rewriting, we will ultimately delete the code we inserted.  This
10483         // means we need to revisit that PHI to make sure we extract out the
10484         // needed piece.
10485         if (PHINode *OldInVal = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValue(i)))
10486           if (PHIsInspected.count(OldInVal)) {
10487             unsigned RefPHIId = std::find(PHIsToSlice.begin(),PHIsToSlice.end(),
10488                                           OldInVal)-PHIsToSlice.begin();
10489             PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(RefPHIId, Offset,
10490                                               cast<Instruction>(Res)));
10491             ++UserE;
10492           }
10493       }
10494       PredValues.clear();
10495
10496       DEBUG(errs() << "  Made element PHI for offset " << Offset << ": "
10497                    << *EltPHI << '\n');
10498       ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)] = EltPHI;
10499     }
10500
10501     // Replace the use of this piece with the PHI node.
10502     ReplaceInstUsesWith(*PHIUsers[UserI].Inst, EltPHI);
10503   }
10504
10505   // Replace all the remaining uses of the PHI nodes (self uses and the lshrs)
10506   // with undefs.
10507   Value *Undef = UndefValue::get(FirstPhi.getType());
10508   for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
10509     ReplaceInstUsesWith(*PHIsToSlice[i], Undef);
10510   return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, Undef);
10511 }
10512
10513 // PHINode simplification
10514 //
10515 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10516   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10517   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10518
10519   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10520     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10521
10522   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10523   // reducing code size.
10524   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10525       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10526       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10527       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10528       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10529       // than themselves more than once.
10530       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10531     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10532       return Result;
10533
10534   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10535   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10536   // PHI)... break the cycle.
10537   if (PN.hasOneUse()) {
10538     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10539     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10540       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10541       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10542       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10543         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10544     }
10545
10546     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10547     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10548     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10549     // common case here is good because the only other things that catch this
10550     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10551     // late.
10552     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10553         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10554         PHIUser->use_back() == &PN) {
10555       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10556     }
10557   }
10558
10559   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10560   // same value, for example:
10561   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10562   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10563   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10564   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10565   {
10566     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10567     // Scan for the first non-phi operand.
10568     while (InValNo != NumOperandVals &&
10569            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10570       ++InValNo;
10571
10572     if (InValNo != NumOperandVals) {
10573       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10574
10575       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10576       // there is no need to recursively scan other phis.
10577       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10578         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10579         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10580           break;
10581       }
10582
10583       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10584       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10585       // the value.
10586       if (InValNo == NumOperandVals) {
10587         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10588         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10589           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10590       }
10591     }
10592   }
10593
10594   // If there are multiple PHIs, sort their operands so that they all list
10595   // the blocks in the same order. This will help identical PHIs be eliminated
10596   // by other passes. Other passes shouldn't depend on this for correctness
10597   // however.
10598   PHINode *FirstPN = cast<PHINode>(PN.getParent()->begin());
10599   if (&PN != FirstPN)
10600     for (unsigned i = 0, e = FirstPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10601       BasicBlock *BBA = PN.getIncomingBlock(i);
10602       BasicBlock *BBB = FirstPN->getIncomingBlock(i);
10603       if (BBA != BBB) {
10604         Value *VA = PN.getIncomingValue(i);
10605         unsigned j = PN.getBasicBlockIndex(BBB);
10606         Value *VB = PN.getIncomingValue(j);
10607         PN.setIncomingBlock(i, BBB);
10608         PN.setIncomingValue(i, VB);
10609         PN.setIncomingBlock(j, BBA);
10610         PN.setIncomingValue(j, VA);
10611         // NOTE: Instcombine normally would want us to "return &PN" if we
10612         // modified any of the operands of an instruction.  However, since we
10613         // aren't adding or removing uses (just rearranging them) we don't do
10614         // this in this case.
10615       }
10616     }
10617
10618   // If this is an integer PHI and we know that it has an illegal type, see if
10619   // it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If so, we split the
10620   // PHI into the various pieces being extracted.  This sort of thing is
10621   // introduced when SROA promotes an aggregate to a single large integer type.
10622   if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && TD &&
10623       !TD->isLegalInteger(PN.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
10624     if (Instruction *Res = SliceUpIllegalIntegerPHI(PN))
10625       return Res;
10626
10627   return 0;
10628 }
10629
10630 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10631   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
10632
10633   if (Value *V = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD))
10634     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
10635
10636   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10637
10638   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10639     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10640
10641   // Eliminate unneeded casts for indices.
10642   if (TD) {
10643     bool MadeChange = false;
10644     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
10645
10646     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10647     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
10648          I != E; ++I, ++GTI) {
10649       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
10650
10651       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10652       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
10653       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
10654       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
10655       if (OpBits == PtrSize)
10656         continue;
10657
10658       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
10659       MadeChange = true;
10660     }
10661     if (MadeChange) return &GEP;
10662   }
10663
10664   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10665   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10666   // getelementptr instructions into a single instruction.
10667   //
10668   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
10669     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10670     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10671     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10672     //
10673     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
10674           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
10675       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
10676         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10677
10678     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10679
10680     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10681     bool EndsWithSequential = false;
10682     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
10683          I != E; ++I)
10684       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10685
10686     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10687     if (EndsWithSequential) {
10688       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10689       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10690       //
10691       Value *Sum;
10692       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
10693       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
10694       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10695         Sum = GO1;
10696       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10697         Sum = SO1;
10698       } else {
10699         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
10700         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
10701         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
10702         // normalized.
10703         if (SO1->getType() != GO1->getType())
10704           return 0;
10705         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10706       }
10707
10708       // Update the GEP in place if possible.
10709       if (Src->getNumOperands() == 2) {
10710         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
10711         GEP.setOperand(1, Sum);
10712         return &GEP;
10713       }
10714       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
10715       Indices.push_back(Sum);
10716       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10717     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10718                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10719                Src->getNumOperands() != 1) {
10720       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10721       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
10722       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10723     }
10724
10725     if (!Indices.empty())
10726       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
10727               Src->isInBounds()) ?
10728         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
10729                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
10730         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
10731                                   Indices.end(), GEP.getName());
10732   }
10733
10734   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
10735   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
10736     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
10737
10738     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't
10739     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
10740     if (getBitCastOperand(X)) {
10741       Worklist.AddValue(PtrOp);
10742       return 0;
10743     }
10744
10745     bool HasZeroPointerIndex = false;
10746     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
10747       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
10748
10749     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10750     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10751     //
10752     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10753     //           into     : GEP i8* X, ...
10754     //
10755     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10756     if (HasZeroPointerIndex) {
10757       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10758       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10759       if (const ArrayType *CATy =
10760           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
10761         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
10762         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
10763           // -> GEP i8* X, ...
10764           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10765           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
10766             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
10767                                               GEP.getName()) :
10768             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
10769                                       GEP.getName());
10770         }
10771
10772         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
10773           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
10774           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10775             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10776             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10777             // to an array of the same type as the destination pointer
10778             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10779             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10780             GEP.setOperand(0, X);
10781             return &GEP;
10782           }
10783         }
10784       }
10785     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10786       // Transform things like:
10787       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10788       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10789       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10790       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10791       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10792           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10793           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
10794         Value *Idx[2];
10795         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
10796         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10797         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
10798           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
10799           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10800         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10801         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10802       }
10803
10804       // Transform things like:
10805       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10806       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10807       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10808
10809       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10810           ResElTy == Type::getInt8Ty(GEP.getContext())) {
10811         uint64_t ArrayEltSize =
10812             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10813
10814         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10815         // allow either a mul, shift, or constant here.
10816         Value *NewIdx = 0;
10817         ConstantInt *Scale = 0;
10818         if (ArrayEltSize == 1) {
10819           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10820           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
10821         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10822           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10823           Scale = CI;
10824         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10825           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10826               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10827             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10828             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10829             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
10830                                      1ULL << ShAmtVal);
10831             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10832           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10833                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10834             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10835             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10836           }
10837         }
10838
10839         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10840         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10841         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10842         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10843         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10844             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10845           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10846                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10847           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10848             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10849                                                        false /*ZExt*/);
10850             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10851           }
10852
10853           // Insert the new GEP instruction.
10854           Value *Idx[2];
10855           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
10856           Idx[1] = NewIdx;
10857           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
10858             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
10859             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10860           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10861           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10862         }
10863       }
10864     }
10865   }
10866
10867   /// See if we can simplify:
10868   ///   X = bitcast A* to B*
10869   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
10870   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
10871   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
10872   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
10873     if (TD &&
10874         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
10875       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
10876       // a constant back from EmitGEPOffset.
10877       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, *this));
10878       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
10879
10880       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
10881       // with a bitcast of the real input to the dest type.
10882       if (Offset == 0) {
10883         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10884         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10885         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
10886             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
10887           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10888           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10889             if (I != BCI) {
10890               I->takeName(BCI);
10891               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10892               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10893             }
10894             return &GEP;
10895           }
10896         }
10897         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10898       }
10899
10900       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
10901       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
10902       // GEP.
10903       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
10904       const Type *InTy =
10905         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
10906       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD)) {
10907         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
10908           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
10909                                      NewIndices.end()) :
10910           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
10911                              NewIndices.end());
10912
10913         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
10914           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
10915         NGEP->takeName(&GEP);
10916         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
10917       }
10918     }
10919   }
10920
10921   return 0;
10922 }
10923
10924 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
10925   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
10926   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10927     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10928       const Type *NewTy =
10929         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10930       assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10931       AllocaInst *New = Builder->CreateAlloca(NewTy, 0, AI.getName());
10932       New->setAlignment(AI.getAlignment());
10933
10934       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10935       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
10936       //
10937       BasicBlock::iterator It = New;
10938       while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
10939
10940       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10941       // insert our getelementptr instruction...
10942       //
10943       Value *NullIdx =Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(AI.getContext()));
10944       Value *Idx[2];
10945       Idx[0] = NullIdx;
10946       Idx[1] = NullIdx;
10947       Value *V = GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, Idx + 2,
10948                                                    New->getName()+".sub", It);
10949
10950       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10951       // allocation.
10952       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10953     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10954       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10955     }
10956   }
10957
10958   if (TD && isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
10959     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10960     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
10961     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10962     if (TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10963       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10964
10965     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
10966     if (AI.getAlignment() == 0)
10967       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
10968   }
10969
10970   return 0;
10971 }
10972
10973 Instruction *InstCombiner::visitFree(Instruction &FI) {
10974   Value *Op = FI.getOperand(1);
10975
10976   // free undef -> unreachable.
10977   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10978     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10979     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
10980            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())), &FI);
10981     return EraseInstFromFunction(FI);
10982   }
10983
10984   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10985   // when lots of inlining happens.
10986   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10987     return EraseInstFromFunction(FI);
10988
10989   // If we have a malloc call whose only use is a free call, delete both.
10990   if (isMalloc(Op)) {
10991     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
10992       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
10993         EraseInstFromFunction(FI);
10994         EraseInstFromFunction(*CI);
10995         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
10996       }
10997     } else {
10998       // Op is a call to malloc
10999       if (Op->hasOneUse()) {
11000         EraseInstFromFunction(FI);
11001         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11002       }
11003     }
11004   }
11005
11006   return 0;
11007 }
11008
11009 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
11010 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
11011                                         const TargetData *TD) {
11012   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
11013   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11014
11015   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
11016   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
11017   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11018
11019     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
11020     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
11021       return 0;
11022
11023     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11024
11025     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) ||
11026          isa<VectorType>(DestPTy)) {
11027       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11028       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11029       // constants.
11030       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11031         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11032           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11033             Value *Idxs[2];
11034             Idxs[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(LI.getContext()));
11035             Idxs[1] = Idxs[0];
11036             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11037             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11038             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11039           }
11040
11041       if (IC.getTargetData() &&
11042           (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) ||
11043             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
11044           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
11045           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
11046           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
11047           IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11048                IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11049
11050         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11051         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
11052         // the result of the loaded value.
11053         Value *NewLoad =
11054           IC.Builder->CreateLoad(CastOp, LI.isVolatile(), CI->getName());
11055         // Now cast the result of the load.
11056         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
11057       }
11058     }
11059   }
11060   return 0;
11061 }
11062
11063 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
11064   Value *Op = LI.getOperand(0);
11065
11066   // Attempt to improve the alignment.
11067   if (TD) {
11068     unsigned KnownAlign =
11069       GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
11070     if (KnownAlign >
11071         (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
11072                                   LI.getAlignment()))
11073       LI.setAlignment(KnownAlign);
11074   }
11075
11076   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe.
11077   if (isa<CastInst>(Op))
11078     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11079       return Res;
11080
11081   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
11082   if (LI.isVolatile()) return 0;
11083
11084   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
11085   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
11086   // separated by a few arithmetic operations.
11087   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
11088   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
11089     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
11090
11091   // load(gep null, ...) -> unreachable
11092   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11093     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11094     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11095     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
11096       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11097       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11098       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11099       // CFG.
11100       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11101                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11102       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11103     }
11104   }
11105
11106   // load null/undef -> unreachable
11107   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11108   if (isa<UndefValue>(Op) ||
11109       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
11110     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11111     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11112     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11113     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11114                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11115     return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11116   }
11117
11118   // Instcombine load (constantexpr_cast global) -> cast (load global)
11119   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
11120     if (CE->isCast())
11121       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11122         return Res;
11123
11124   if (Op->hasOneUse()) {
11125     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11126     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11127     // exposes redundancy in the code.
11128     //
11129     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11130     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11131     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11132     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11133     // unconditionally.
11134     //
11135     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11136       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11137       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11138           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11139         Value *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
11140                                         SI->getOperand(1)->getName()+".val");
11141         Value *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
11142                                         SI->getOperand(2)->getName()+".val");
11143         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11144       }
11145
11146       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11147       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11148         if (C->isNullValue()) {
11149           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11150           return &LI;
11151         }
11152
11153       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11154       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11155         if (C->isNullValue()) {
11156           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11157           return &LI;
11158         }
11159     }
11160   }
11161   return 0;
11162 }
11163
11164 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11165 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11166 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11167 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11168   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11169   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11170
11171   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11172   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11173   if (SrcTy == 0) return 0;
11174
11175   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11176
11177   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11178     return 0;
11179
11180   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11181   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11182   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11183   /// on 32-bit hosts.
11184   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11185
11186   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11187   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11188   // constants.
11189   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11190     // Index through pointer.
11191     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(SI.getContext()));
11192     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11193
11194     while (1) {
11195       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11196         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11197           break;
11198         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11199         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11200       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11201         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11202         SrcPTy = ATy->getElementType();
11203       } else {
11204         break;
11205       }
11206     }
11207
11208     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11209   }
11210
11211   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11212     return 0;
11213
11214   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11215   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11216   if (!IC.getTargetData() ||
11217       SrcTy->getAddressSpace() !=
11218         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11219       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11220       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy))
11221     return 0;
11222
11223   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11224   // the same size.  Instead of casting the pointer before
11225   // the store, cast the value to be stored.
11226   Value *NewCast;
11227   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11228   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11229   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11230   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11231   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11232     if (CastSrcTy->isInteger())
11233       opcode = Instruction::IntToPtr;
11234   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11235     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11236       opcode = Instruction::PtrToInt;
11237   }
11238
11239   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11240   // emit a GEP to index into its first field.
11241   if (!NewGEPIndices.empty())
11242     CastOp = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11243                                            NewGEPIndices.end());
11244
11245   NewCast = IC.Builder->CreateCast(opcode, SIOp0, CastDstTy,
11246                                    SIOp0->getName()+".c");
11247   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11248 }
11249
11250 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11251 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11252 /// value in code like this:
11253 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
11254 ///   store i32 0, i32* %t0
11255 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
11256 ///   %t2 = load i32* %t1
11257 ///
11258 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11259   // Test if the values are trivially equivalent.
11260   if (A == B) return true;
11261
11262   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11263   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
11264   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
11265   // means that they'll always either have the same value or one of them
11266   // will have an undefined value.
11267   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11268       isa<CastInst>(A) ||
11269       isa<PHINode>(A) ||
11270       isa<GetElementPtrInst>(A))
11271     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11272       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
11273         return true;
11274
11275   // Otherwise they may not be equivalent.
11276   return false;
11277 }
11278
11279 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
11280 // return the llvm.dbg.declare.
11281 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
11282   if (!V->hasNUses(2))
11283     return 0;
11284   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
11285        UI != E; ++UI) {
11286     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
11287       return DI;
11288     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
11289       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
11290         return DI;
11291       }
11292   }
11293   return 0;
11294 }
11295
11296 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11297   Value *Val = SI.getOperand(0);
11298   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11299
11300   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11301   // alloca dead.
11302   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a
11303   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
11304   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
11305   // codegen.
11306   if (!SI.isVolatile()) {
11307     if (Ptr->hasOneUse()) {
11308       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11309         EraseInstFromFunction(SI);
11310         ++NumCombined;
11311         return 0;
11312       }
11313       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
11314         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
11315           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11316             EraseInstFromFunction(SI);
11317             ++NumCombined;
11318             return 0;
11319           }
11320           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
11321             EraseInstFromFunction(*DI);
11322             EraseInstFromFunction(SI);
11323             ++NumCombined;
11324             return 0;
11325           }
11326         }
11327       }
11328     }
11329     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
11330       EraseInstFromFunction(*DI);
11331       EraseInstFromFunction(SI);
11332       ++NumCombined;
11333       return 0;
11334     }
11335   }
11336
11337   // Attempt to improve the alignment.
11338   if (TD) {
11339     unsigned KnownAlign =
11340       GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
11341     if (KnownAlign >
11342         (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11343                                   SI.getAlignment()))
11344       SI.setAlignment(KnownAlign);
11345   }
11346
11347   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
11348   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11349   // situation often occurs with bitfield accesses.
11350   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11351   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11352        --ScanInsts) {
11353     --BBI;
11354     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
11355     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
11356     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
11357     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
11358     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11359         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
11360       ScanInsts++;
11361       continue;
11362     }
11363
11364     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11365       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11366       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11367                                                           SI.getOperand(1))) {
11368         ++NumDeadStore;
11369         ++BBI;
11370         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11371         continue;
11372       }
11373       break;
11374     }
11375
11376     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11377     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11378     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11379     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11380       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11381           !SI.isVolatile()) {
11382         EraseInstFromFunction(SI);
11383         ++NumCombined;
11384         return 0;
11385       }
11386       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11387       // may not be dead.
11388       break;
11389     }
11390
11391     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11392     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11393       break;
11394   }
11395
11396
11397   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11398
11399   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11400   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
11401     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11402       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11403       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11404         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
11405       ++NumCombined;
11406     }
11407     return 0;  // Do not modify these!
11408   }
11409
11410   // store undef, Ptr -> noop
11411   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11412     EraseInstFromFunction(SI);
11413     ++NumCombined;
11414     return 0;
11415   }
11416
11417   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11418   // source instead.
11419   if (isa<CastInst>(Ptr))
11420     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11421       return Res;
11422   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11423     if (CE->isCast())
11424       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11425         return Res;
11426
11427
11428   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
11429   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
11430   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
11431   // to move it to the successor block.
11432   BBI = &SI;
11433   do {
11434     ++BBI;
11435   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11436            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
11437   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11438     if (BI->isUnconditional())
11439       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11440         return 0;  // xform done!
11441
11442   return 0;
11443 }
11444
11445 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11446 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11447 /// into a phi node with a store in the successor.
11448 ///
11449 /// Simplify things like:
11450 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11451 /// into a phi node with a store in the successor.
11452 ///
11453 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11454   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11455
11456   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11457   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11458   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11459   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11460
11461   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11462   // the other predecessor.
11463   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11464   BasicBlock *OtherBB = 0;
11465   if (*PI != StoreBB)
11466     OtherBB = *PI;
11467   ++PI;
11468   if (PI == pred_end(DestBB))
11469     return false;
11470
11471   if (*PI != StoreBB) {
11472     if (OtherBB)
11473       return false;
11474     OtherBB = *PI;
11475   }
11476   if (++PI != pred_end(DestBB))
11477     return false;
11478
11479   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11480   // for example, if SI is in an infinite loop)
11481   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11482     return false;
11483
11484   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11485   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11486   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11487   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11488     return false;
11489
11490   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11491   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11492   StoreInst *OtherStore = 0;
11493   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11494     --BBI;
11495     // Skip over debugging info.
11496     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11497            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
11498       if (BBI==OtherBB->begin())
11499         return false;
11500       --BBI;
11501     }
11502     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or if the
11503     // alignments differ, bail out.
11504     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11505     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
11506         OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
11507       return false;
11508   } else {
11509     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11510     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11511     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB &&
11512         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11513       return false;
11514
11515     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11516     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11517     // lives in OtherBB.
11518     for (;; --BBI) {
11519       // Check to see if we find the matching store.
11520       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11521         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
11522             OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
11523           return false;
11524         break;
11525       }
11526       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11527       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11528       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11529           BBI == OtherBB->begin())
11530         return false;
11531     }
11532
11533     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11534     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11535     // StoreBB.
11536     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11537       // FIXME: This should really be AA driven.
11538       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11539         return false;
11540     }
11541   }
11542
11543   // Insert a PHI node now if we need it.
11544   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11545   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11546     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11547     PN->reserveOperandSpace(2);
11548     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11549     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11550     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11551   }
11552
11553   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11554   // insert it.
11555   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11556   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11557                                     OtherStore->isVolatile(),
11558                                     SI.getAlignment()), *BBI);
11559
11560   // Nuke the old stores.
11561   EraseInstFromFunction(SI);
11562   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11563   ++NumCombined;
11564   return true;
11565 }
11566
11567
11568 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11569   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11570   Value *X = 0;
11571   BasicBlock *TrueDest;
11572   BasicBlock *FalseDest;
11573   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11574       !isa<Constant>(X)) {
11575     // Swap Destinations and condition...
11576     BI.setCondition(X);
11577     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11578     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11579     return &BI;
11580   }
11581
11582   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11583   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11584   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11585                              TrueDest, FalseDest)) &&
11586       BI.getCondition()->hasOneUse())
11587     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11588         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
11589       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11590       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
11591
11592       // Swap Destinations and condition.
11593       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11594       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11595       Worklist.Add(Cond);
11596       return &BI;
11597     }
11598
11599   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11600   ICmpInst::Predicate IPred;
11601   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11602                       TrueDest, FalseDest)) &&
11603       BI.getCondition()->hasOneUse())
11604     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11605         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11606         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
11607       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11608       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
11609       // Swap Destinations and condition.
11610       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11611       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11612       Worklist.Add(Cond);
11613       return &BI;
11614     }
11615
11616   return 0;
11617 }
11618
11619 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11620   Value *Cond = SI.getCondition();
11621   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11622     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11623       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11624         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11625         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11626           SI.setOperand(i,
11627                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11628                                                 AddRHS));
11629         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11630         Worklist.Add(I);
11631         return &SI;
11632       }
11633   }
11634   return 0;
11635 }
11636
11637 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11638   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11639
11640   if (!EV.hasIndices())
11641     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11642
11643   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11644     if (isa<UndefValue>(C))
11645       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11646
11647     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11648       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11649
11650     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11651       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11652       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11653       if (EV.getNumIndices() > 1)
11654         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11655         // first index
11656         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11657       else
11658         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11659     }
11660     return 0; // Can't handle other constants
11661   }
11662   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11663     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11664     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11665     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11666          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11667          exti != exte && insi != inse;
11668          ++exti, ++insi) {
11669       if (*insi != *exti)
11670         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11671         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11672         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11673         // operand of the insert. i.e., replace
11674         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11675         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11676         // with
11677         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11678         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11679                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11680     }
11681     if (exti == exte && insi == inse)
11682       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11683       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11684       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11685       // with "i32 42"
11686       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11687     if (exti == exte) {
11688       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11689       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11690       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11691       // with
11692       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11693       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11694       // by switching the order of the insert and extract (though the
11695       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11696       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
11697                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11698       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11699                                      insi, inse);
11700     }
11701     if (insi == inse)
11702       // The insert list is a prefix of the extract list
11703       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11704       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11705       // i.e., replace
11706       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11707       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11708       // with
11709       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11710       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(),
11711                                       exti, exte);
11712   }
11713   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
11714     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
11715     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
11716     // just get one value..
11717     if (II->hasOneUse()) {
11718       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
11719       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
11720       // and replace it with a traditional binary instruction.
11721       switch (II->getIntrinsicID()) {
11722       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
11723       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
11724         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
11725           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
11726           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
11727           EraseInstFromFunction(*II);
11728           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
11729         }
11730         break;
11731       case Intrinsic::usub_with_overflow:
11732       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
11733         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
11734           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
11735           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
11736           EraseInstFromFunction(*II);
11737           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
11738         }
11739         break;
11740       case Intrinsic::umul_with_overflow:
11741       case Intrinsic::smul_with_overflow:
11742         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
11743           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
11744           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
11745           EraseInstFromFunction(*II);
11746           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
11747         }
11748         break;
11749       default:
11750         break;
11751       }
11752     }
11753   }
11754   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11755   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11756   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11757   // the value inserted, if appropriate).
11758   return 0;
11759 }
11760
11761 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11762 /// is to leave as a vector operation.
11763 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11764   if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11765     return true;
11766   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11767     if (isConstant) return true;
11768     // If all elts are the same, we can extract.
11769     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11770     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11771       if (C->getOperand(i) != Op0)
11772         return false;
11773     return true;
11774   }
11775   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11776   if (!I) return false;
11777
11778   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11779   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11780   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11781       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11782     return true;
11783   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11784     return true;
11785   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11786     if (BO->hasOneUse() &&
11787         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11788          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11789       return true;
11790   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11791     if (CI->hasOneUse() &&
11792         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11793          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11794       return true;
11795
11796   return false;
11797 }
11798
11799 /// Read and decode a shufflevector mask.
11800 ///
11801 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11802 /// elements in the input.
11803 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11804   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11805   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11806     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11807   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11808     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11809
11810   std::vector<unsigned> Result;
11811   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11812   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11813     if (isa<UndefValue>(*i))
11814       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11815     else
11816       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11817   return Result;
11818 }
11819
11820 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11821 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11822 /// extracted from the vector.
11823 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11824   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11825   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11826   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11827   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11828     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11829
11830   if (isa<UndefValue>(V))
11831     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11832   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11833     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11834   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11835     return CP->getOperand(EltNo);
11836   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11837     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11838     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2)))
11839       return 0;
11840     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11841
11842     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11843     // inserted value.
11844     if (EltNo == IIElt)
11845       return III->getOperand(1);
11846
11847     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11848     // vector input.
11849     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11850   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11851     unsigned LHSWidth =
11852       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11853     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11854     if (InEl < LHSWidth)
11855       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11856     else if (InEl < LHSWidth*2)
11857       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11858     else
11859       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11860   }
11861
11862   // Otherwise, we don't know.
11863   return 0;
11864 }
11865
11866 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11867   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11868   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11869     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11870
11871   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11872   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11873     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11874
11875   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11876     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11877     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11878     // (we do that below, but only when the index is constant).
11879     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11880     for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
11881       if (C->getOperand(i) != op0) {
11882         op0 = 0;
11883         break;
11884       }
11885     if (op0)
11886       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11887   }
11888
11889   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11890   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11891   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11892     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11893     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
11894
11895     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11896     // crashing the code below.
11897     if (IndexVal >= VectorWidth)
11898       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11899
11900     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11901     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11902     // property.
11903     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11904       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
11905       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
11906       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11907                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
11908         EI.setOperand(0, V);
11909         return &EI;
11910       }
11911     }
11912
11913     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11914       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11915
11916     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11917     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11918     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11919     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11920       if (const VectorType *VT =
11921               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11922         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11923           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11924             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11925     }
11926   }
11927
11928   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11929     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11930     // profitable to do so
11931     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11932       if (I->hasOneUse() &&
11933           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
11934         Value *newEI0 =
11935           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11936                                         EI.getName()+".lhs");
11937         Value *newEI1 =
11938           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11939                                         EI.getName()+".rhs");
11940         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11941       }
11942     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11943       // Extracting the inserted element?
11944       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11945         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11946       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11947       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11948       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11949         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
11950         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11951         return &EI;
11952       }
11953     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11954       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11955       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11956       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11957         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11958         Value *Src;
11959         unsigned LHSWidth =
11960           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11961
11962         if (SrcIdx < LHSWidth)
11963           Src = SVI->getOperand(0);
11964         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11965           SrcIdx -= LHSWidth;
11966           Src = SVI->getOperand(1);
11967         } else {
11968           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11969         }
11970         return ExtractElementInst::Create(Src,
11971                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(EI.getContext()),
11972                                           SrcIdx, false));
11973       }
11974     }
11975     // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
11976   }
11977   return 0;
11978 }
11979
11980 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11981 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true.
11982 /// Otherwise, return false.
11983 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11984                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11985   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11986          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11987   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11988
11989   if (isa<UndefValue>(V)) {
11990     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
11991     return true;
11992   }
11993
11994   if (V == LHS) {
11995     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11996       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
11997     return true;
11998   }
11999
12000   if (V == RHS) {
12001     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12002       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
12003                                       i+NumElts));
12004     return true;
12005   }
12006
12007   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12008     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12009     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12010     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12011     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12012
12013     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
12014       return false;
12015     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12016
12017     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
12018       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12019       // transitively ok.
12020       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
12021         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
12022         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()));
12023         return true;
12024       }
12025     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
12026       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
12027           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12028         unsigned ExtractedIdx =
12029           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12030
12031         // This must be extracting from either LHS or RHS.
12032         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
12033           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12034           // transitively ok.
12035           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
12036             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
12037             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
12038               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
12039                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
12040                                   ExtractedIdx);
12041             } else {
12042               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
12043               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
12044                 ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
12045                                  ExtractedIdx+NumElts);
12046
12047             }
12048             return true;
12049           }
12050         }
12051       }
12052     }
12053   }
12054   // TODO: Handle shufflevector here!
12055
12056   return false;
12057 }
12058
12059 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
12060 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
12061 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
12062 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
12063                                      Value *&RHS) {
12064   assert(isa<VectorType>(V->getType()) &&
12065          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
12066          "Invalid shuffle!");
12067   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12068
12069   if (isa<UndefValue>(V)) {
12070     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
12071     return V;
12072   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
12073     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
12074     return V;
12075   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12076     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12077     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12078     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12079     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12080
12081     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12082       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12083           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12084         unsigned ExtractedIdx =
12085           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12086         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12087
12088         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
12089         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
12090         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
12091           RHS = EI->getOperand(0);
12092           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
12093           Mask[InsertedIdx % NumElts] =
12094             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
12095                              NumElts+ExtractedIdx);
12096           return V;
12097         }
12098
12099         if (VecOp == RHS) {
12100           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
12101           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
12102           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
12103             if (i != InsertedIdx)
12104               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
12105                                          NumElts+i);
12106           }
12107           return V;
12108         }
12109
12110         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
12111         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
12112         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
12113           return EI->getOperand(0);
12114       }
12115     }
12116   }
12117   // TODO: Handle shufflevector here!
12118
12119   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
12120   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12121     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
12122   return V;
12123 }
12124
12125 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
12126   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
12127   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
12128   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
12129
12130   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
12131   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
12132     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12133
12134   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the
12135   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
12136   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12137     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12138         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
12139       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
12140       unsigned ExtractedIdx =
12141         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12142       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12143
12144       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12145         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12146
12147       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12148         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12149
12150       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12151       // back into the same place, just use the input vector.
12152       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12153         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12154
12155       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12156       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12157       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12158         std::vector<Constant*> Mask;
12159         Value *RHS = 0;
12160         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
12161         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12162         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12163         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS,
12164                                      ConstantVector::get(Mask));
12165       }
12166     }
12167   }
12168
12169   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
12170   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12171   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12172   if (SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts))
12173     return &IE;
12174
12175   return 0;
12176 }
12177
12178
12179 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12180   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12181   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12182   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12183
12184   bool MadeChange = false;
12185
12186   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12187   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12188     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12189
12190   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12191
12192   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12193     return 0;
12194
12195   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12196   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12197   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12198     LHS = SVI.getOperand(0);
12199     RHS = SVI.getOperand(1);
12200     MadeChange = true;
12201   }
12202
12203   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12204   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12205   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12206     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12207       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12208       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12209     }
12210
12211     // Remap any references to RHS to use LHS.
12212     std::vector<Constant*> Elts;
12213     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12214       if (Mask[i] >= 2*e)
12215         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
12216       else {
12217         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12218             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12219           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12220           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
12221         } else {
12222           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12223           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
12224                                           Mask[i]));
12225         }
12226       }
12227     }
12228     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12229     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12230     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12231     LHS = SVI.getOperand(0);
12232     RHS = SVI.getOperand(1);
12233     MadeChange = true;
12234   }
12235
12236   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12237   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12238
12239   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12240     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12241     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12242     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12243
12244     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12245     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12246   }
12247
12248   // Eliminate identity shuffles.
12249   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12250   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12251
12252   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12253   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12254   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12255   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12256   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12257   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12258   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12259   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12260   // (splat(splat)) -> splat.
12261   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12262     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12263       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12264
12265       if (LHSMask.size() == Mask.size()) {
12266         std::vector<unsigned> NewMask;
12267         for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12268           if (Mask[i] >= e)
12269             NewMask.push_back(2*e);
12270           else
12271             NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12272
12273         // If the result mask is equal to the src shuffle or this
12274         // shuffle mask, do the replacement.
12275         if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12276           unsigned LHSInNElts =
12277             cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->
12278             getNumElements();
12279           std::vector<Constant*> Elts;
12280           for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12281             if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12282               Elts.push_back(UndefValue::get(
12283                                            Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
12284             } else {
12285               Elts.push_back(ConstantInt::get(
12286                                            Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
12287                                               NewMask[i]));
12288             }
12289           }
12290           return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12291                                        LHSSVI->getOperand(1),
12292                                        ConstantVector::get(Elts));
12293         }
12294       }
12295     }
12296   }
12297
12298   return MadeChange ? &SVI : 0;
12299 }
12300
12301
12302
12303
12304 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12305 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12306 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12307 /// end of its block.
12308 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12309   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12310
12311   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12312   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
12313     return false;
12314
12315   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12316   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12317         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12318     return false;
12319
12320   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12321   // the end of block that could change the value.
12322   if (I->mayReadFromMemory()) {
12323     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12324          Scan != E; ++Scan)
12325       if (Scan->mayWriteToMemory())
12326         return false;
12327   }
12328
12329   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12330
12331   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
12332   I->moveBefore(InsertPos);
12333   ++NumSunkInst;
12334   return true;
12335 }
12336
12337
12338 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12339 /// all reachable code to the worklist.
12340 ///
12341 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12342 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12343 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12344 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12345 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12346 ///
12347 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
12348                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12349                                        InstCombiner &IC,
12350                                        const TargetData *TD) {
12351   bool MadeIRChange = false;
12352   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12353   Worklist.push_back(BB);
12354
12355   std::vector<Instruction*> InstrsForInstCombineWorklist;
12356   InstrsForInstCombineWorklist.reserve(128);
12357
12358   SmallPtrSet<ConstantExpr*, 64> FoldedConstants;
12359
12360   while (!Worklist.empty()) {
12361     BB = Worklist.back();
12362     Worklist.pop_back();
12363
12364     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12365     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12366
12367     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12368       Instruction *Inst = BBI++;
12369
12370       // DCE instruction if trivially dead.
12371       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12372         ++NumDeadInst;
12373         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
12374         Inst->eraseFromParent();
12375         continue;
12376       }
12377
12378       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12379       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
12380         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12381           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
12382                        << *Inst << '\n');
12383           Inst->replaceAllUsesWith(C);
12384           ++NumConstProp;
12385           Inst->eraseFromParent();
12386           continue;
12387         }
12388
12389
12390
12391       if (TD) {
12392         // See if we can constant fold its operands.
12393         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
12394              i != e; ++i) {
12395           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
12396           if (CE == 0) continue;
12397
12398           // If we already folded this constant, don't try again.
12399           if (!FoldedConstants.insert(CE))
12400             continue;
12401
12402           Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
12403           if (NewC && NewC != CE) {
12404             *i = NewC;
12405             MadeIRChange = true;
12406           }
12407         }
12408       }
12409
12410
12411       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
12412     }
12413
12414     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12415     // constant, only visit the reachable successor.
12416     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12417     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12418       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12419         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12420         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12421         Worklist.push_back(ReachableBB);
12422         continue;
12423       }
12424     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12425       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12426         // See if this is an explicit destination.
12427         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12428           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12429             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12430             Worklist.push_back(ReachableBB);
12431             continue;
12432           }
12433
12434         // Otherwise it is the default destination.
12435         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12436         continue;
12437       }
12438     }
12439
12440     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12441       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12442   }
12443
12444   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
12445   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
12446   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
12447   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
12448   // some N^2 behavior in pathological cases.
12449   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
12450                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
12451
12452   return MadeIRChange;
12453 }
12454
12455 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12456   MadeIRChange = false;
12457
12458   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12459         << F.getNameStr() << "\n");
12460
12461   {
12462     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12463     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12464     // track of which blocks we visit.
12465     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12466     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12467
12468     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12469     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12470     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12471     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12472       if (!Visited.count(BB)) {
12473         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12474         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12475           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12476
12477           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
12478           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
12479           // going to do one without it.
12480           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
12481             ++NumDeadInst;
12482             MadeIRChange = true;
12483           }
12484
12485           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
12486           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
12487           if (!I->getType()->isVoidTy())
12488             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12489           I->eraseFromParent();
12490         }
12491       }
12492   }
12493
12494   while (!Worklist.isEmpty()) {
12495     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
12496     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12497
12498     // Check to see if we can DCE the instruction.
12499     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12500       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
12501       EraseInstFromFunction(*I);
12502       ++NumDeadInst;
12503       MadeIRChange = true;
12504       continue;
12505     }
12506
12507     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12508     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
12509       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12510         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
12511
12512         // Add operands to the worklist.
12513         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12514         ++NumConstProp;
12515         EraseInstFromFunction(*I);
12516         MadeIRChange = true;
12517         continue;
12518       }
12519
12520     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12521     if (I->hasOneUse()) {
12522       BasicBlock *BB = I->getParent();
12523       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
12524       BasicBlock *UserParent;
12525
12526       // Get the block the use occurs in.
12527       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
12528         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
12529       else
12530         UserParent = UserInst->getParent();
12531
12532       if (UserParent != BB) {
12533         bool UserIsSuccessor = false;
12534         // See if the user is one of our successors.
12535         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12536           if (*SI == UserParent) {
12537             UserIsSuccessor = true;
12538             break;
12539           }
12540
12541         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12542         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12543         // otherwise), we can keep going.
12544         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
12545           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12546           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12547       }
12548     }
12549
12550     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
12551     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
12552
12553 #ifndef NDEBUG
12554     std::string OrigI;
12555 #endif
12556     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12557     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
12558
12559     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12560       ++NumCombined;
12561       // Should we replace the old instruction with a new one?
12562       if (Result != I) {
12563         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
12564                      << "    New = " << *Result << '\n');
12565
12566         // Everything uses the new instruction now.
12567         I->replaceAllUsesWith(Result);
12568
12569         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12570         Worklist.Add(Result);
12571         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
12572
12573         // Move the name to the new instruction first.
12574         Result->takeName(I);
12575
12576         // Insert the new instruction into the basic block...
12577         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12578         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12579
12580         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12581           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12582             ++InsertPos;
12583
12584         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12585
12586         EraseInstFromFunction(*I);
12587       } else {
12588 #ifndef NDEBUG
12589         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
12590                      << "    New = " << *I << '\n');
12591 #endif
12592
12593         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12594         // if so, remove it.
12595         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12596           EraseInstFromFunction(*I);
12597         } else {
12598           Worklist.Add(I);
12599           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
12600         }
12601       }
12602       MadeIRChange = true;
12603     }
12604   }
12605
12606   Worklist.Zap();
12607   return MadeIRChange;
12608 }
12609
12610
12611 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12612   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12613   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
12614
12615
12616   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
12617   /// instructions into the worklist when they are created.
12618   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter>
12619     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
12620                InstCombineIRInserter(Worklist));
12621   Builder = &TheBuilder;
12622
12623   bool EverMadeChange = false;
12624
12625   // Iterate while there is work to do.
12626   unsigned Iteration = 0;
12627   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12628     EverMadeChange = true;
12629
12630   Builder = 0;
12631   return EverMadeChange;
12632 }
12633
12634 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12635   return new InstCombiner();
12636 }