split instcombine of compares (visit[FI]Cmp) out to
[oota-llvm.git] / 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/Debug.h"
52 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
53 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
54 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
55 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <climits>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70
71 char InstCombiner::ID = 0;
72 static RegisterPass<InstCombiner>
73 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
74
75 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
76   AU.addPreservedID(LCSSAID);
77   AU.setPreservesCFG();
78 }
79
80
81 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
82 // it.
83 static bool isOnlyUse(Value *V) {
84   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
85 }
86
87 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
88 // though a va_arg area...
89 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
90   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
91     if (ITy->getBitWidth() < 32)
92       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
93   }
94   return Ty;
95 }
96
97 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
98 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
99 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
100 static bool ShouldChangeType(const Type *From, const Type *To,
101                              const TargetData *TD) {
102   assert(isa<IntegerType>(From) && isa<IntegerType>(To));
103   
104   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
105   if (!TD) return false;
106   
107   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
108   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
109   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
110   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
111   
112   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
113   // type, don't do the transformation.
114   if (FromLegal && !ToLegal)
115     return false;
116   
117   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
118   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
119   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
120     return false;
121   
122   return true;
123 }
124
125 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
126 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
127 /// operand value, otherwise return null.
128 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
129   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
130     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
131       return O->getOperand(0);
132     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
133       if (GEP->hasAllZeroIndices())
134         return GEP->getPointerOperand();
135   }
136   return 0;
137 }
138
139 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
140 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
141 static Instruction::CastOps 
142 isEliminableCastPair(
143   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
144   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
145   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
146   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
147 ) {
148
149   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
150   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
151
152   // Get the opcodes of the two Cast instructions
153   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
154   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
155
156   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
157                                                 DstTy,
158                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
159   
160   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
161   // type that differs from the pointer size.
162   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
163           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
164       (Res == Instruction::PtrToInt &&
165           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
166     Res = 0;
167   
168   return Instruction::CastOps(Res);
169 }
170
171 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
172 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
173 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
174 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
175                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
176   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
177   
178   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
179   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
180     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
181       return false;
182   return true;
183 }
184
185 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
186 // operators:
187 //
188 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
189 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
190 //     binary operators.
191 //
192 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
193 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
194 //
195 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
196   bool Changed = false;
197   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
198     Changed = !I.swapOperands();
199
200   if (!I.isAssociative()) return Changed;
201   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
202   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
203     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
204       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
205         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
206                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
207                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
208         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
209         I.setOperand(1, Folded);
210         return true;
211       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
212         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
213             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
214           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
215           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
216
217           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
218           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
219           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
220                                                     Op1->getOperand(0),
221                                                     Op1->getName(), &I);
222           Worklist.Add(New);
223           I.setOperand(0, New);
224           I.setOperand(1, Folded);
225           return true;
226         }
227     }
228   return Changed;
229 }
230
231 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
232 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
233 //
234 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
235   if (BinaryOperator::isNeg(V))
236     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
237
238   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
239   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
240     return ConstantExpr::getNeg(C);
241
242   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
243     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
244       return ConstantExpr::getNeg(C);
245
246   return 0;
247 }
248
249 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
250 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
251 // form).
252 //
253 static inline Value *dyn_castFNegVal(Value *V) {
254   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
255     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
256
257   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
258   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
259     return ConstantExpr::getFNeg(C);
260
261   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
262     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
263       return ConstantExpr::getFNeg(C);
264
265   return 0;
266 }
267
268 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
269 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
270 /// successfully match.
271 static SelectPatternFlavor
272 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
273   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
274   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
275   
276   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
277   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
278   
279   LHS = ICI->getOperand(0);
280   RHS = ICI->getOperand(1);
281   
282   // (icmp X, Y) ? X : Y 
283   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
284       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
285     switch (ICI->getPredicate()) {
286     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
287     case ICmpInst::ICMP_UGT:
288     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
289     case ICmpInst::ICMP_SGT:
290     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
291     case ICmpInst::ICMP_ULT:
292     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
293     case ICmpInst::ICMP_SLT:
294     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
295     }
296   }
297   
298   // (icmp X, Y) ? Y : X 
299   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
300       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
301     switch (ICI->getPredicate()) {
302       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
303       case ICmpInst::ICMP_UGT:
304       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
305       case ICmpInst::ICMP_SGT:
306       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
307       case ICmpInst::ICMP_ULT:
308       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
309       case ICmpInst::ICMP_SLT:
310       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
311     }
312   }
313   
314   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
315   
316   return SPF_UNKNOWN;
317 }
318
319 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
320 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
321 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
322   // ~(~(X)) -> X.
323   if (BinaryOperator::isNot(V))
324     return true;
325   
326   // Constants can be considered to be not'ed values.
327   if (isa<ConstantInt>(V))
328     return true;
329   
330   // Compares can be inverted if they have a single use.
331   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
332     return CI->hasOneUse();
333   
334   return false;
335 }
336
337 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
338   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
339   // not's to be folded first.
340   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
341     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
342     if (!isFreeToInvert(Operand))
343       return Operand;
344   }
345
346   // Constants can be considered to be not'ed values...
347   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
348     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
349   return 0;
350 }
351
352
353
354 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
355 // other computations (because it has a constant operand), return the
356 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
357 // Otherwise, return null.
358 //
359 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
360   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
361     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
362       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
363         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
364           return I->getOperand(0);
365       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
366         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
367           // The multiplier is really 1 << CST.
368           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
369           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
370           CST = ConstantInt::get(V->getType()->getContext(),
371                                  APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
372           return I->getOperand(0);
373         }
374     }
375   return 0;
376 }
377
378 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
379 static Constant *AddOne(Constant *C) {
380   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
381 }
382 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
383 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
384   return ConstantExpr::getSub(C,  ConstantInt::get(C->getType(), 1));
385 }
386 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
387 /// this size.
388 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
389   uint32_t W = C1->getBitWidth();
390   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
391   if (sign) {
392     LHSExt.sext(W * 2);
393     RHSExt.sext(W * 2);
394   } else {
395     LHSExt.zext(W * 2);
396     RHSExt.zext(W * 2);
397   }
398
399   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
400
401   if (!sign)
402     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
403   
404   APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
405   APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
406   return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
407 }
408
409
410
411 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
412 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
413 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
414 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
415 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
416 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
417 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
418 ///
419 template<typename Functor>
420 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
421   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
422   Value *LHS = Root.getOperand(0);
423
424   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
425   if (F.shouldApply(LHS))
426     return F.apply(Root);
427
428   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
429   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
430   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
431     // Should we apply this transform to the RHS?
432     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
433
434     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
435     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
436       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
437       ShouldApply = true;
438     }
439
440     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
441     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
442     if (ShouldApply) {
443       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
444       // and perform the reassociation.
445       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
446
447       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
448       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
449
450       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
451       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
452       if (&Root == TmpLHSI) {
453         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
454         return 0;
455       }
456       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
457       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
458       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
459       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
460       ARI = Root;
461
462       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
463       // get to LHSI.
464       while (TmpLHSI != LHSI) {
465         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
466         // Move the instruction to immediately before the chain we are
467         // constructing to avoid breaking dominance properties.
468         NextLHSI->moveBefore(ARI);
469         ARI = NextLHSI;
470
471         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
472         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
473         TmpLHSI = NextLHSI;
474         ExtraOperand = NextOp;
475       }
476
477       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
478       // the transformation...
479       return F.apply(Root);
480     }
481
482     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
483   }
484   return 0;
485 }
486
487 namespace {
488
489 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
490 struct AddRHS {
491   Value *RHS;
492   explicit AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
493   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
494   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
495     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
496                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
497   }
498 };
499
500 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
501 //                 iff C1&C2 == 0
502 struct AddMaskingAnd {
503   Constant *C2;
504   explicit AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
505   bool shouldApply(Value *LHS) const {
506     ConstantInt *C1;
507     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
508            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
509   }
510   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
511     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
512   }
513 };
514
515 }
516
517 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
518                                              InstCombiner *IC) {
519   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
520     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
521
522   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
523   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
524   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
525
526   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
527     if (ConstIsRHS)
528       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
529     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
530   }
531
532   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
533   if (!ConstIsRHS)
534     std::swap(Op0, Op1);
535   
536   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
537     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
538                                     SO->getName()+".op");
539   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
540     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
541                                    SO->getName()+".cmp");
542   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
543     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
544                                    SO->getName()+".cmp");
545   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
546 }
547
548 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
549 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
550 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
551 // not have a second operand.
552 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
553                                      InstCombiner *IC) {
554   // Don't modify shared select instructions
555   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
556   Value *TV = SI->getOperand(1);
557   Value *FV = SI->getOperand(2);
558
559   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
560     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
561     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(SI->getContext())) return 0;
562
563     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
564     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
565
566     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
567                               SelectFalseVal);
568   }
569   return 0;
570 }
571
572
573 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
574 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
575 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
576 ///
577 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
578 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
579 /// threading.
580 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
581                                          bool AllowAggressive) {
582   AllowAggressive = false;
583   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
584   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
585   if (NumPHIValues == 0 ||
586       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
587       // hard to make jump threading happen.
588       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
589     return 0;
590   
591   
592   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
593   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
594   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
595   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
596   // their computation can be expensive without a cost model.
597   BasicBlock *NonConstBB = 0;
598   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
599     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
600         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
601       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
602       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
603       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
604       
605       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
606       // loop.
607       if (NonConstBB == I.getParent())
608         return 0;
609     }
610   
611   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
612   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
613   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
614   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
615   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
616     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
617     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
618   }
619
620   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
621   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
622   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
623   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
624   NewPN->takeName(PN);
625
626   // Next, add all of the operands to the PHI.
627   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
628     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
629     // not the true/false values.
630     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
631     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
632     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
633     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
634       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
635       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
636       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
637       Value *InV = 0;
638       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
639         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
640       } else {
641         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
642         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
643                                  FalseVInPred,
644                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
645         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
646       }
647       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
648     }
649   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
650     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
651     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
652       Value *InV = 0;
653       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
654         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
655           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
656         else
657           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
658       } else {
659         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
660         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
661           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
662                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
663                                        NonConstBB->getTerminator());
664         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
665           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
666                                 CI->getPredicate(),
667                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
668                                 NonConstBB->getTerminator());
669         else
670           llvm_unreachable("Unknown binop!");
671         
672         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
673       }
674       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
675     }
676   } else { 
677     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
678     const Type *RetTy = CI->getType();
679     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
680       Value *InV;
681       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
682         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
683       } else {
684         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
685         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
686                                I.getType(), "phitmp", 
687                                NonConstBB->getTerminator());
688         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
689       }
690       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
691     }
692   }
693   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
694 }
695
696
697 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
698 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
699 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
700 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
701 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
702   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
703   // ones.
704   
705   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
706   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
707   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values
708   // will sign extend fine.
709   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
710     return true;
711   
712   
713   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
714   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
715   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
716   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
717   
718   // TODO: Implement.
719   
720   return false;
721 }
722
723
724 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
725   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
726   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
727
728   if (Value *V = SimplifyAddInst(LHS, RHS, I.hasNoSignedWrap(),
729                                  I.hasNoUnsignedWrap(), TD))
730     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
731
732   
733   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
734     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
735       // X + (signbit) --> X ^ signbit
736       const APInt& Val = CI->getValue();
737       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
738       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
739         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
740       
741       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
742       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
743       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
744         return &I;
745
746       // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
747       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
748         if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
749           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
750     }
751
752     if (isa<PHINode>(LHS))
753       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
754         return NV;
755     
756     ConstantInt *XorRHS = 0;
757     Value *XorLHS = 0;
758     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
759         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
760       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
761       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
762       
763       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
764       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
765       APInt CFF80Val(-C0080Val);
766       do {
767         if (TySizeBits > Size) {
768           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
769           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
770           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
771               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
772             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
773             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
774                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
775               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
776             break;
777           }
778         }
779         Size >>= 1;
780         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
781         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
782       } while (Size >= 1);
783       
784       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
785       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
786       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
787       // that the back ends can handle.
788       const Type *MiddleType = 0;
789       switch (Size) {
790         default: break;
791         case 32:
792         case 16:
793         case  8: MiddleType = IntegerType::get(I.getContext(), Size); break;
794       }
795       if (MiddleType) {
796         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(XorLHS, MiddleType, "sext");
797         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
798       }
799     }
800   }
801
802   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
803     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
804
805   // X + X --> X << 1
806   if (I.getType()->isInteger()) {
807     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS)))
808       return Result;
809
810     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
811       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
812         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
813           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
814     }
815     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
816       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
817         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
818           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
819     }
820   }
821
822   // -A + B  -->  B - A
823   // -A + -B  -->  -(A + B)
824   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
825     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
826       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
827         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
828         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
829       }
830     }
831     
832     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
833   }
834
835   // A + -B  -->  A - B
836   if (!isa<Constant>(RHS))
837     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
838       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
839
840
841   ConstantInt *C2;
842   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
843     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
844       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
845
846     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
847     ConstantInt *C1;
848     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
849       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
850   }
851
852   // X + X*C --> X * (C+1)
853   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
854     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
855
856   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
857   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
858       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
859     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
860   
861
862   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
863   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
864     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
865       return R;
866   
867   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
868   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
869     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
870     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
871     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
872     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
873     if (LHSKnownZero != 0) {
874       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
875       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
876       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
877       
878       // No bits in common -> bitwise or.
879       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
880         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
881     }
882   }
883
884   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
885   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
886     Value *W, *X, *Y, *Z;
887     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
888         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
889       if (W != Y) {
890         if (W == Z) {
891           std::swap(Y, Z);
892         } else if (Y == X) {
893           std::swap(W, X);
894         } else if (X == Z) {
895           std::swap(Y, Z);
896           std::swap(W, X);
897         }
898       }
899
900       if (W == Y) {
901         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, Z, LHS->getName());
902         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
903       }
904     }
905   }
906
907   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
908     Value *X = 0;
909     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
910       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
911
912     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
913     if (LHS->hasOneUse() &&
914         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
915       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
916       if (Anded == CRHS) {
917         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
918         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
919         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
920
921         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
922         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
923
924         // See if the and mask includes all of these bits.
925         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
926
927         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
928           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
929           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
930           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
931         }
932       }
933     }
934
935     // Try to fold constant add into select arguments.
936     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
937       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
938         return R;
939   }
940
941   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
942   {
943     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
944     Value *A = RHS;
945     if (!SI) {
946       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
947       A = LHS;
948     }
949     if (SI && SI->hasOneUse()) {
950       Value *TV = SI->getTrueValue();
951       Value *FV = SI->getFalseValue();
952       Value *N;
953
954       // Can we fold the add into the argument of the select?
955       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
956       if (match(FV, m_Zero()) &&
957           match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
958         // Fold the add into the true select value.
959         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
960       if (match(TV, m_Zero()) &&
961           match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
962         // Fold the add into the false select value.
963         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
964     }
965   }
966
967   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
968   // integer add followed by a sext.
969   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
970     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
971     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
972       Constant *CI = 
973         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
974       if (LHSConv->hasOneUse() &&
975           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
976           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
977         // Insert the new, smaller add.
978         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
979                                               CI, "addconv");
980         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
981       }
982     }
983     
984     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
985     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
986       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
987       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
988       // integer add will not overflow.
989       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
990           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
991           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
992                                    RHSConv->getOperand(0))) {
993         // Insert the new integer add.
994         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
995                                               RHSConv->getOperand(0), "addconv");
996         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
997       }
998     }
999   }
1000
1001   return Changed ? &I : 0;
1002 }
1003
1004 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
1005   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1006   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1007
1008   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1009     // X + 0 --> X
1010     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1011       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1012                               (I.getType())->getValueAPF()))
1013         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1014     }
1015
1016     if (isa<PHINode>(LHS))
1017       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1018         return NV;
1019   }
1020
1021   // -A + B  -->  B - A
1022   // -A + -B  -->  -(A + B)
1023   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS))
1024     return BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
1025
1026   // A + -B  -->  A - B
1027   if (!isa<Constant>(RHS))
1028     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS))
1029       return BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
1030
1031   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
1032   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
1033     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
1034       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1035
1036   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
1037   // integer add followed by a promotion.
1038   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
1039     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
1040     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
1041     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
1042     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
1043     // instcombined.
1044     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
1045       Constant *CI = 
1046       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1047       if (LHSConv->hasOneUse() &&
1048           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
1049           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
1050         // Insert the new integer add.
1051         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1052                                               CI, "addconv");
1053         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1054       }
1055     }
1056     
1057     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
1058     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
1059       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
1060       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
1061       // and if the integer add will not overflow.
1062       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
1063           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1064           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1065                                    RHSConv->getOperand(0))) {
1066         // Insert the new integer add.
1067         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
1068                                               RHSConv->getOperand(0),"addconv");
1069         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1070       }
1071     }
1072   }
1073   
1074   return Changed ? &I : 0;
1075 }
1076
1077
1078 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
1079 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
1080 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
1081 Value *InstCombiner::EmitGEPOffset(User *GEP) {
1082   TargetData &TD = *getTargetData();
1083   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1084   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getContext());
1085   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
1086
1087   // Build a mask for high order bits.
1088   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
1089   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
1090
1091   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
1092        ++i, ++GTI) {
1093     Value *Op = *i;
1094     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
1095     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1096       if (OpC->isZero()) continue;
1097       
1098       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1099       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1100         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
1101         
1102         Result = Builder->CreateAdd(Result,
1103                                     ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
1104                                     GEP->getName()+".offs");
1105         continue;
1106       }
1107       
1108       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
1109       Constant *OC =
1110               ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
1111       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
1112       // Emit an add instruction.
1113       Result = Builder->CreateAdd(Result, Scale, GEP->getName()+".offs");
1114       continue;
1115     }
1116     // Convert to correct type.
1117     if (Op->getType() != IntPtrTy)
1118       Op = Builder->CreateIntCast(Op, IntPtrTy, true, Op->getName()+".c");
1119     if (Size != 1) {
1120       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
1121       // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
1122       Op = Builder->CreateMul(Op, Scale, GEP->getName()+".idx");
1123     }
1124
1125     // Emit an add instruction.
1126     Result = Builder->CreateAdd(Op, Result, GEP->getName()+".offs");
1127   }
1128   return Result;
1129 }
1130
1131
1132
1133
1134 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1135 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
1136 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
1137 ///
1138 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
1139                                                const Type *Ty) {
1140   assert(TD && "Must have target data info for this");
1141   
1142   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
1143   // this.
1144   bool Swapped;
1145   GetElementPtrInst *GEP = 0;
1146   ConstantExpr *CstGEP = 0;
1147   
1148   // TODO: Could also optimize &A[i] - &A[j] -> "i-j", and "&A.foo[i] - &A.foo".
1149   // For now we require one side to be the base pointer "A" or a constant
1150   // expression derived from it.
1151   if (GetElementPtrInst *LHSGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
1152     // (gep X, ...) - X
1153     if (LHSGEP->getOperand(0) == RHS) {
1154       GEP = LHSGEP;
1155       Swapped = false;
1156     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(RHS)) {
1157       // (gep X, ...) - (ce_gep X, ...)
1158       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1159           LHSGEP->getOperand(0) == CE->getOperand(0)) {
1160         CstGEP = CE;
1161         GEP = LHSGEP;
1162         Swapped = false;
1163       }
1164     }
1165   }
1166   
1167   if (GetElementPtrInst *RHSGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(RHS)) {
1168     // X - (gep X, ...)
1169     if (RHSGEP->getOperand(0) == LHS) {
1170       GEP = RHSGEP;
1171       Swapped = true;
1172     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(LHS)) {
1173       // (ce_gep X, ...) - (gep X, ...)
1174       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1175           RHSGEP->getOperand(0) == CE->getOperand(0)) {
1176         CstGEP = CE;
1177         GEP = RHSGEP;
1178         Swapped = true;
1179       }
1180     }
1181   }
1182   
1183   if (GEP == 0)
1184     return 0;
1185   
1186   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
1187   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP);
1188   
1189   // If we had a constant expression GEP on the other side offsetting the
1190   // pointer, subtract it from the offset we have.
1191   if (CstGEP) {
1192     Value *CstOffset = EmitGEPOffset(CstGEP);
1193     Result = Builder->CreateSub(Result, CstOffset);
1194   }
1195   
1196
1197   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
1198   if (Swapped)
1199     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
1200
1201   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
1202 }
1203
1204
1205 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1206   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1207
1208   if (Op0 == Op1)                        // sub X, X  -> 0
1209     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1210
1211   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.  This preserves NSW/NUW.
1212   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1)) {
1213     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
1214     Res->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1215     Res->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1216     return Res;
1217   }
1218
1219   if (isa<UndefValue>(Op0))
1220     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1221   if (isa<UndefValue>(Op1))
1222     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1223   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1224     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
1225   
1226   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1227     // Replace (-1 - A) with (~A).
1228     if (C->isAllOnesValue())
1229       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
1230
1231     // C - ~X == X + (1+C)
1232     Value *X = 0;
1233     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1234       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
1235
1236     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
1237     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
1238     if (C->isZero()) {
1239       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1240         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1241           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
1242             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1243             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
1244                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1245               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
1246               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
1247                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
1248             }
1249           }
1250         } else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
1251           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
1252             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1253             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
1254                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1255               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
1256               return BinaryOperator::CreateLShr(
1257                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
1258             }
1259           }
1260         }
1261       }
1262     }
1263
1264     // Try to fold constant sub into select arguments.
1265     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1266       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1267         return R;
1268
1269     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
1270     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
1271       if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1272         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), SubOne(C), C);
1273   }
1274
1275   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1276     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1277       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1278         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1),
1279                                          I.getName());
1280       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1281         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0),
1282                                          I.getName());
1283       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
1284         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
1285           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
1286           return BinaryOperator::CreateSub(
1287             ConstantExpr::getSub(CI1, CI2), Op1I->getOperand(0));
1288       }
1289     }
1290
1291     if (Op1I->hasOneUse()) {
1292       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
1293       // is not used by anyone else...
1294       //
1295       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1296         // Swap the two operands of the subexpr...
1297         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
1298         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
1299         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
1300
1301         // Create the new top level add instruction...
1302         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
1303       }
1304
1305       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
1306       //
1307       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
1308           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
1309         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
1310
1311         Value *NewNot = Builder->CreateNot(OtherOp, "B.not");
1312         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
1313       }
1314
1315       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
1316       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
1317         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1318           if (CSI->isZero())
1319             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
1320               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
1321                                           ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
1322
1323       // X - X*C --> X * (1-C)
1324       ConstantInt *C2 = 0;
1325       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
1326         Constant *CP1 = 
1327           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
1328                                              C2);
1329         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
1330       }
1331     }
1332   }
1333
1334   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1335     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1336       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
1337         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1338       else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
1339         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1340     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1341       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
1342         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1),
1343                                          I.getName());
1344     }
1345   }
1346
1347   ConstantInt *C1;
1348   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
1349     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
1350       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
1351
1352     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
1353     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
1354       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
1355   }
1356   
1357   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1358   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
1359   if (TD) {
1360     Value *LHSOp, *RHSOp;
1361     if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
1362         match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
1363       if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1364         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1365     
1366     // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
1367     if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
1368         match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
1369       if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1370         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1371   }
1372   
1373   return 0;
1374 }
1375
1376 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
1377   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1378
1379   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1380   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1))
1381     return BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
1382
1383   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1384     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::FAdd) {
1385       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1386         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(1),
1387                                           I.getName());
1388       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1389         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(0),
1390                                           I.getName());
1391     }
1392   }
1393
1394   return 0;
1395 }
1396
1397 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
1398   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1399   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1400
1401   if (isa<UndefValue>(Op1))              // undef * X -> 0
1402     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1403
1404   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
1405   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1406     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1C)) {
1407
1408       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
1409       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1410         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
1411           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1412             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
1413                                         ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
1414
1415       if (CI->isZero())
1416         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);  // X * 0  == 0
1417       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
1418         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1419       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1420         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
1421
1422       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
1423       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
1424         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
1425                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
1426       }
1427     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
1428       if (Op1C->isNullValue())
1429         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);
1430
1431       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
1432         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1433           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
1434
1435         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
1436         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
1437           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
1438             if (CI->equalsInt(1))
1439               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1440         }
1441       }
1442     }
1443     
1444     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1445       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
1446           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1C)) {
1447         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
1448         Value *Add = Builder->CreateMul(Op0I->getOperand(0), Op1C, "tmp");
1449         Value *C1C2 = Builder->CreateMul(Op1C, Op0I->getOperand(1));
1450         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
1451         
1452       }
1453
1454     // Try to fold constant mul into select arguments.
1455     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1456       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1457         return R;
1458
1459     if (isa<PHINode>(Op0))
1460       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1461         return NV;
1462   }
1463
1464   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1465     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
1466       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
1467
1468   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
1469   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
1470   {
1471     Value *Op1C = Op1;
1472     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
1473     if (!BO ||
1474         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
1475          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
1476       Op1C = Op0;
1477       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
1478     }
1479     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
1480     if (BO && BO->hasOneUse() &&
1481         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
1482         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
1483          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
1484       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
1485
1486       // If the division is exact, X % Y is zero.
1487       if (SDivOperator *SDiv = dyn_cast<SDivOperator>(BO))
1488         if (SDiv->isExact()) {
1489           if (Op1BO == Op1C)
1490             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
1491           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
1492         }
1493
1494       Value *Rem;
1495       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
1496         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
1497       else
1498         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
1499       Rem->takeName(BO);
1500
1501       if (Op1BO == Op1C)
1502         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
1503       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
1504     }
1505   }
1506
1507   /// i1 mul -> i1 and.
1508   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1509     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
1510
1511   // X*(1 << Y) --> X << Y
1512   // (1 << Y)*X --> X << Y
1513   {
1514     Value *Y;
1515     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
1516       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
1517     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
1518       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
1519   }
1520   
1521   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
1522   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
1523   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
1524   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1525     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
1526     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
1527     
1528     Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
1529     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
1530       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
1531     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
1532       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
1533
1534     if (BoolCast) {
1535       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
1536                                     BoolCast, "tmp");
1537       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
1538     }
1539   }
1540
1541   return Changed ? &I : 0;
1542 }
1543
1544 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
1545   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1546   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1547
1548   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
1549   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1550     if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1C)) {
1551       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
1552       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
1553       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
1554         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
1555     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
1556       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
1557         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
1558         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
1559           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
1560             if (F->isExactlyValue(1.0))
1561               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1562         }
1563       }
1564     }
1565
1566     // Try to fold constant mul into select arguments.
1567     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1568       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1569         return R;
1570
1571     if (isa<PHINode>(Op0))
1572       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1573         return NV;
1574   }
1575
1576   if (Value *Op0v = dyn_castFNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1577     if (Value *Op1v = dyn_castFNegVal(Op1))
1578       return BinaryOperator::CreateFMul(Op0v, Op1v);
1579
1580   return Changed ? &I : 0;
1581 }
1582
1583 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
1584 /// instruction.
1585 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
1586   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
1587   
1588   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
1589   int NonNullOperand = -1;
1590   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1591     if (ST->isNullValue())
1592       NonNullOperand = 2;
1593   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
1594   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
1595     if (ST->isNullValue())
1596       NonNullOperand = 1;
1597   
1598   if (NonNullOperand == -1)
1599     return false;
1600   
1601   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
1602   
1603   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
1604   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
1605   
1606   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
1607   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
1608   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
1609   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
1610   // propagate a known value of the condition into its other users.
1611   
1612   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
1613   // early exit.
1614   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
1615     return true;
1616   
1617   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
1618   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
1619   
1620   while (BBI != BBFront) {
1621     --BBI;
1622     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
1623     // information from below it cannot be propagated above it.
1624     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
1625       break;
1626     
1627     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
1628     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
1629          I != E; ++I) {
1630       if (*I == SI) {
1631         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
1632         Worklist.Add(BBI);
1633       } else if (*I == SelectCond) {
1634         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(BBI->getContext()) :
1635                                    ConstantInt::getFalse(BBI->getContext());
1636         Worklist.Add(BBI);
1637       }
1638     }
1639     
1640     // If we past the instruction, quit looking for it.
1641     if (&*BBI == SI)
1642       SI = 0;
1643     if (&*BBI == SelectCond)
1644       SelectCond = 0;
1645     
1646     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
1647     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
1648       break;
1649     
1650   }
1651   return true;
1652 }
1653
1654
1655 /// This function implements the transforms on div instructions that work
1656 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
1657 /// used by the visitors to those instructions.
1658 /// @brief Transforms common to all three div instructions
1659 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
1660   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1661
1662   // undef / X -> 0        for integer.
1663   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
1664   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
1665     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
1666       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1667     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1668   }
1669
1670   // X / undef -> undef
1671   if (isa<UndefValue>(Op1))
1672     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1673
1674   return 0;
1675 }
1676
1677 /// This function implements the transforms common to both integer division
1678 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
1679 /// division instructions.
1680 /// @brief Common integer divide transforms
1681 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
1682   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1683
1684   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
1685   if (Op0 == Op1) {
1686     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
1687       Constant *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
1688       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
1689       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
1690     }
1691
1692     Constant *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
1693     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
1694   }
1695   
1696   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
1697     return Common;
1698   
1699   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
1700   // This does not apply for fdiv.
1701   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1702     return &I;
1703
1704   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1705     // div X, 1 == X
1706     if (RHS->equalsInt(1))
1707       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1708
1709     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1710     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1711       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
1712         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1713           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
1714                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
1715             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1716           else 
1717             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
1718                                       ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1719         }
1720
1721     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
1722       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1723         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1724           return R;
1725       if (isa<PHINode>(Op0))
1726         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1727           return NV;
1728     }
1729   }
1730
1731   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1732   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1733     if (LHS->equalsInt(0))
1734       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1735
1736   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
1737   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(I.getContext()))
1738     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1739
1740   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
1741     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
1742       // div X, 1 == X
1743       if (X->isOne())
1744         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1745   }
1746
1747   return 0;
1748 }
1749
1750 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
1751   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1752
1753   // Handle the integer div common cases
1754   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1755     return Common;
1756
1757   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1758     // X udiv C^2 -> X >> C
1759     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1760     // if so, convert to a right shift.
1761     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
1762       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
1763             ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
1764
1765     // X udiv C, where C >= signbit
1766     if (C->getValue().isNegative()) {
1767       Value *IC = Builder->CreateICmpULT( Op0, C);
1768       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
1769                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1770     }
1771   }
1772
1773   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
1774   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
1775     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1776         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1777       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
1778       if (C1.isPowerOf2()) {
1779         Value *N = RHSI->getOperand(1);
1780         const Type *NTy = N->getType();
1781         if (uint32_t C2 = C1.logBase2())
1782           N = Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(NTy, C2), "tmp");
1783         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
1784       }
1785     }
1786   }
1787   
1788   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
1789   // where C1&C2 are powers of two.
1790   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
1791     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
1792       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
1793         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
1794         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
1795           // Compute the shift amounts
1796           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
1797           // Construct the "on true" case of the select
1798           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
1799           Value *TSI = Builder->CreateLShr(Op0, TC, SI->getName()+".t");
1800   
1801           // Construct the "on false" case of the select
1802           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
1803           Value *FSI = Builder->CreateLShr(Op0, FC, SI->getName()+".f");
1804
1805           // construct the select instruction and return it.
1806           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
1807         }
1808       }
1809   return 0;
1810 }
1811
1812 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
1813   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1814
1815   // Handle the integer div common cases
1816   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1817     return Common;
1818
1819   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1820     // sdiv X, -1 == -X
1821     if (RHS->isAllOnesValue())
1822       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
1823
1824     // sdiv X, C  -->  ashr X, log2(C)
1825     if (cast<SDivOperator>(&I)->isExact() &&
1826         RHS->getValue().isNonNegative() &&
1827         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
1828       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
1829                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
1830       return BinaryOperator::CreateAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
1831     }
1832
1833     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
1834     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
1835       if (isa<Constant>(Sub->getOperand(0)) &&
1836           cast<Constant>(Sub->getOperand(0))->isNullValue() &&
1837           Sub->hasNoSignedWrap())
1838         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
1839                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
1840   }
1841
1842   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1843   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1844   if (I.getType()->isInteger()) {
1845     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1846     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1847       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
1848         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
1849         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1850       }
1851       ConstantInt *ShiftedInt;
1852       if (match(Op1, m_Shl(m_ConstantInt(ShiftedInt), m_Value())) &&
1853           ShiftedInt->getValue().isPowerOf2()) {
1854         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
1855         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
1856         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
1857         // the sign bit set.
1858         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1859       }
1860     }
1861   }
1862   
1863   return 0;
1864 }
1865
1866 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
1867   return commonDivTransforms(I);
1868 }
1869
1870 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
1871 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
1872 /// is used by the visitors to those instructions.
1873 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
1874 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
1875   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1876
1877   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
1878     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
1879       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
1880     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1881   }
1882   if (isa<UndefValue>(Op1))
1883     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1884
1885   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1886   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1887     return &I;
1888
1889   return 0;
1890 }
1891
1892 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
1893 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
1894 /// remainder instructions.
1895 /// @brief Common integer remainder transforms
1896 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
1897   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1898
1899   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
1900     return common;
1901
1902   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
1903   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
1904     if (LHS->isNullValue())
1905       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1906
1907   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1908     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
1909     if (RHS->equalsInt(0))
1910       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
1911     
1912     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1913       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1914
1915     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1916       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
1917         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1918           return R;
1919       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
1920         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1921           return NV;
1922       }
1923
1924       // See if we can fold away this rem instruction.
1925       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1926         return &I;
1927     }
1928   }
1929
1930   return 0;
1931 }
1932
1933 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
1934   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1935
1936   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
1937     return common;
1938   
1939   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1940     // X urem C^2 -> X and C
1941     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1942     // if so, convert to a bitwise and.
1943     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
1944       if (C->getValue().isPowerOf2())
1945         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
1946   }
1947
1948   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1949     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
1950     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1951         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1952       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
1953         Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
1954         Value *Add = Builder->CreateAdd(RHSI, N1, "tmp");
1955         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
1956       }
1957     }
1958   }
1959
1960   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
1961   // where C1&C2 are powers of two.
1962   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
1963     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
1964       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
1965         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
1966         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
1967             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
1968           Value *TrueAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(STO),
1969                                               SI->getName()+".t");
1970           Value *FalseAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(SFO),
1971                                                SI->getName()+".f");
1972           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1973         }
1974       }
1975   }
1976   
1977   return 0;
1978 }
1979
1980 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
1981   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1982
1983   // Handle the integer rem common cases
1984   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
1985     return Common;
1986   
1987   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1988     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
1989         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
1990          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
1991       // X % -Y -> X % Y
1992       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1993       I.setOperand(1, RHSNeg);
1994       return &I;
1995     }
1996
1997   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1998   // unsigned inputs), turn this into a urem.
1999   if (I.getType()->isInteger()) {
2000     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2001     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2002       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2003       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
2004     }
2005   }
2006
2007   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
2008   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2009     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
2010
2011     bool hasNegative = false;
2012     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
2013       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
2014         if (RHS->getValue().isNegative())
2015           hasNegative = true;
2016
2017     if (hasNegative) {
2018       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
2019       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
2020         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
2021           if (RHS->getValue().isNegative())
2022             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
2023           else
2024             Elts[i] = RHS;
2025         }
2026       }
2027
2028       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
2029       if (NewRHSV != RHSV) {
2030         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
2031         I.setOperand(1, NewRHSV);
2032         return &I;
2033       }
2034     }
2035   }
2036
2037   return 0;
2038 }
2039
2040 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2041   return commonRemTransforms(I);
2042 }
2043
2044 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2045 // constant.
2046 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2047   return CI->getValue().isPowerOf2();
2048 }
2049
2050 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2051 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2052 ///
2053 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2054 ///
2055 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2056 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2057 ///
2058 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2059 ///   0  A > B
2060 ///   1  A == B
2061 ///   2  A < B
2062 ///
2063 /// <=>  Value  Definition
2064 /// 000     0   Always false
2065 /// 001     1   A >  B
2066 /// 010     2   A == B
2067 /// 011     3   A >= B
2068 /// 100     4   A <  B
2069 /// 101     5   A != B
2070 /// 110     6   A <= B
2071 /// 111     7   Always true
2072 ///  
2073 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2074   switch (ICI->getPredicate()) {
2075     // False -> 0
2076   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2077   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2078   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2079   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2080   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2081   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2082   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2083   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2084   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2085   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2086     // True -> 7
2087   default:
2088     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
2089     return 0;
2090   }
2091 }
2092
2093 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
2094 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
2095 /// predicate by reference.
2096 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
2097   isOrdered = false;
2098   switch (CC) {
2099   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
2100   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
2101   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
2102   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
2103   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
2104   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
2105   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
2106   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
2107   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
2108   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
2109   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
2110   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
2111   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
2112   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
2113     // True -> 7
2114   default:
2115     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
2116     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
2117     return 0;
2118   }
2119 }
2120
2121 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2122 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2123 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2124 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
2125 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2126   switch (code) {
2127   default: llvm_unreachable("Illegal ICmp code!");
2128   case  0: return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
2129   case  1: 
2130     if (sign)
2131       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2132     else
2133       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2134   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2135   case  3: 
2136     if (sign)
2137       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2138     else
2139       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2140   case  4: 
2141     if (sign)
2142       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2143     else
2144       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2145   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2146   case  6: 
2147     if (sign)
2148       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2149     else
2150       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2151   case  7: return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
2152   }
2153 }
2154
2155 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
2156 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
2157 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
2158 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
2159                            Value *LHS, Value *RHS) {
2160   switch (code) {
2161   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
2162   case  0:
2163     if (isordered)
2164       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
2165     else
2166       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
2167   case  1: 
2168     if (isordered)
2169       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
2170     else
2171       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
2172   case  2: 
2173     if (isordered)
2174       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
2175     else
2176       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
2177   case  3: 
2178     if (isordered)
2179       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
2180     else
2181       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
2182   case  4: 
2183     if (isordered)
2184       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
2185     else
2186       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
2187   case  5: 
2188     if (isordered)
2189       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
2190     else
2191       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
2192   case  6: 
2193     if (isordered)
2194       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
2195     else
2196       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
2197   case  7: return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
2198   }
2199 }
2200
2201 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
2202 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
2203 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2204   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
2205          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
2206          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
2207 }
2208
2209 namespace { 
2210 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2211 struct FoldICmpLogical {
2212   InstCombiner &IC;
2213   Value *LHS, *RHS;
2214   ICmpInst::Predicate pred;
2215   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2216     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2217       pred(ICI->getPredicate()) {}
2218   bool shouldApply(Value *V) const {
2219     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2220       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2221         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
2222                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
2223     return false;
2224   }
2225   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2226     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2227     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2228       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2229       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2230     }
2231
2232     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2233     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2234     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2235     unsigned Code;
2236     switch (Log.getOpcode()) {
2237     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2238     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2239     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2240     default: llvm_unreachable("Illegal logical opcode!"); return 0;
2241     }
2242
2243     bool isSigned = RHSICI->isSigned() || ICI->isSigned();
2244     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2245     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2246       return I;
2247     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2248     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2249   }
2250 };
2251 } // end anonymous namespace
2252
2253 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2254 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2255 // guaranteed to be a binary operator.
2256 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2257                                     ConstantInt *OpRHS,
2258                                     ConstantInt *AndRHS,
2259                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2260   Value *X = Op->getOperand(0);
2261   Constant *Together = 0;
2262   if (!Op->isShift())
2263     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
2264
2265   switch (Op->getOpcode()) {
2266   case Instruction::Xor:
2267     if (Op->hasOneUse()) {
2268       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2269       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
2270       And->takeName(Op);
2271       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
2272     }
2273     break;
2274   case Instruction::Or:
2275     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2276       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2277
2278     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2279       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2280       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
2281       Or->takeName(Op);
2282       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
2283     }
2284     break;
2285   case Instruction::Add:
2286     if (Op->hasOneUse()) {
2287       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2288       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2289       // single bit constant.
2290       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
2291
2292       // If there is only one bit set...
2293       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2294         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2295         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2296         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2297         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
2298
2299         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2300         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2301           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2302           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2303           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2304           // no effect.
2305           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2306             TheAnd.setOperand(0, X);
2307             return &TheAnd;
2308           } else {
2309             // Pull the XOR out of the AND.
2310             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
2311             NewAnd->takeName(Op);
2312             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
2313           }
2314         }
2315       }
2316     }
2317     break;
2318
2319   case Instruction::Shl: {
2320     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2321     // the anded constant includes them, clear them now!
2322     //
2323     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
2324     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
2325     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
2326     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getContext(),
2327                                        AndRHS->getValue() & ShlMask);
2328
2329     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
2330     // Masking out bits that the shift already masks
2331       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
2332     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
2333       TheAnd.setOperand(1, CI);
2334       return &TheAnd;
2335     }
2336     break;
2337   }
2338   case Instruction::LShr: {
2339     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2340     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
2341     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
2342     //
2343     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
2344     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
2345     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
2346     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Op->getContext(),
2347                                        AndRHS->getValue() & ShrMask);
2348
2349     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
2350     // Masking out bits that the shift already masks.
2351       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
2352     } else if (CI != AndRHS) {
2353       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
2354       return &TheAnd;
2355     }
2356     break;
2357   }
2358   case Instruction::AShr:
2359     // Signed shr.
2360     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
2361     // with an and.
2362     if (Op->hasOneUse()) {
2363       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
2364       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
2365       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
2366       Constant *C = ConstantInt::get(Op->getContext(),
2367                                      AndRHS->getValue() & ShrMask);
2368       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
2369         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
2370         // Make the argument unsigned.
2371         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
2372         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
2373         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
2374       }
2375     }
2376     break;
2377   }
2378   return 0;
2379 }
2380
2381
2382 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
2383 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
2384 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
2385 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
2386 /// insert new instructions.
2387 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
2388                                            bool isSigned, bool Inside, 
2389                                            Instruction &IB) {
2390   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
2391             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
2392          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
2393     
2394   if (Inside) {
2395     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
2396       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
2397
2398     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
2399     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
2400       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
2401         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
2402       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
2403     }
2404
2405     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
2406     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2407     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
2408     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
2409     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
2410   }
2411
2412   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
2413     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
2414
2415   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
2416   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
2417   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
2418     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
2419         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
2420     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
2421   }
2422
2423   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
2424   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
2425   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
2426   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
2427   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
2428   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
2429 }
2430
2431 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
2432 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
2433 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
2434 // not, since all 1s are not contiguous.
2435 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
2436   const APInt& V = Val->getValue();
2437   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
2438   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
2439
2440   // look for the first zero bit after the run of ones
2441   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
2442   // look for the first non-zero bit
2443   ME = V.getActiveBits(); 
2444   return true;
2445 }
2446
2447 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
2448 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
2449 /// the following xforms:
2450 /// 
2451 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
2452 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2453 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
2454 ///
2455 /// return (A +/- B).
2456 ///
2457 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
2458                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
2459                                         Instruction &I) {
2460   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2461   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
2462       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
2463
2464   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2465
2466   switch (LHSI->getOpcode()) {
2467   default: return 0;
2468   case Instruction::And:
2469     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
2470       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
2471       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
2472            Mask->getValue().countPopulation()) == 
2473           Mask->getValue().getBitWidth())
2474         break;
2475
2476       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
2477       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
2478       // is all N is, ignore it.
2479       uint32_t MB = 0, ME = 0;
2480       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
2481         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
2482         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
2483         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
2484           break;
2485       }
2486     }
2487     return 0;
2488   case Instruction::Or:
2489   case Instruction::Xor:
2490     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
2491     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
2492          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
2493         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
2494       break;
2495     return 0;
2496   }
2497   
2498   if (isSub)
2499     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2500   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
2501 }
2502
2503 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
2504 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
2505                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
2506   Value *Val, *Val2;
2507   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2508   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
2509   
2510   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
2511   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
2512                          m_ConstantInt(LHSCst))) ||
2513       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
2514                          m_ConstantInt(RHSCst))))
2515     return 0;
2516   
2517   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
2518     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
2519     // where C is a power of 2
2520     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
2521         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
2522       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
2523       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
2524     }
2525     
2526     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
2527     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
2528       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
2529       return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
2530     }
2531   }
2532   
2533   // From here on, we only handle:
2534   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
2535   if (Val != Val2) return 0;
2536   
2537   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
2538   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2539       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2540       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
2541       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
2542     return 0;
2543   
2544   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
2545   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
2546     return 0;
2547     
2548   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2549   bool ShouldSwap;
2550   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
2551       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
2552        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
2553     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
2554   else
2555     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
2556     
2557   if (ShouldSwap) {
2558     std::swap(LHS, RHS);
2559     std::swap(LHSCst, RHSCst);
2560     std::swap(LHSCC, RHSCC);
2561   }
2562
2563   // At this point, we know we have have two icmp instructions
2564   // comparing a value against two constants and and'ing the result
2565   // together.  Because of the above check, we know that we only have
2566   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
2567   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
2568   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
2569   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2570
2571   switch (LHSCC) {
2572   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2573   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2574     switch (RHSCC) {
2575     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2576     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
2577     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
2578     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
2579       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2580     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
2581     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
2582     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
2583       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2584     }
2585   case ICmpInst::ICMP_NE:
2586     switch (RHSCC) {
2587     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2588     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2589       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
2590         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
2591       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
2592     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2593       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
2594         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
2595       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
2596     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
2597     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
2598     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
2599       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2600     case ICmpInst::ICMP_NE:
2601       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
2602         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2603         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
2604         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
2605                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
2606       }
2607       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
2608     }
2609     break;
2610   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2611     switch (RHSCC) {
2612     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2613     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
2614     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
2615       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2616     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
2617       break;
2618     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
2619     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
2620       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2621     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
2622       break;
2623     }
2624     break;
2625   case ICmpInst::ICMP_SLT:
2626     switch (RHSCC) {
2627     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2628     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
2629     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
2630       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2631     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
2632       break;
2633     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
2634     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
2635       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2636     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
2637       break;
2638     }
2639     break;
2640   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2641     switch (RHSCC) {
2642     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2643     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
2644     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
2645       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2646     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
2647       break;
2648     case ICmpInst::ICMP_NE:
2649       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
2650         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
2651       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
2652     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
2653       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
2654                              RHSCst, false, true, I);
2655     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
2656       break;
2657     }
2658     break;
2659   case ICmpInst::ICMP_SGT:
2660     switch (RHSCC) {
2661     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2662     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
2663     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
2664       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2665     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
2666       break;
2667     case ICmpInst::ICMP_NE:
2668       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
2669         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
2670       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
2671     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
2672       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
2673                              RHSCst, true, true, I);
2674     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
2675       break;
2676     }
2677     break;
2678   }
2679  
2680   return 0;
2681 }
2682
2683 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
2684                                           FCmpInst *RHS) {
2685   
2686   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
2687       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
2688     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
2689     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
2690       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
2691         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
2692         // false.
2693         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
2694           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2695         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
2696                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
2697       }
2698     
2699     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
2700     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
2701     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
2702         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
2703       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
2704                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
2705     return 0;
2706   }
2707   
2708   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
2709   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
2710   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
2711   
2712   
2713   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
2714     // Swap RHS operands to match LHS.
2715     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
2716     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
2717   }
2718   
2719   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
2720     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
2721     if (Op0CC == Op1CC)
2722       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
2723     
2724     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2725       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2726     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2727       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2728     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2729       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2730     
2731     bool Op0Ordered;
2732     bool Op1Ordered;
2733     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
2734     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
2735     if (Op1Pred == 0) {
2736       std::swap(LHS, RHS);
2737       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
2738       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
2739     }
2740     if (Op0Pred == 0) {
2741       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
2742       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
2743       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
2744         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2745       
2746       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
2747       // uno && ord -> false
2748       if (!Op0Ordered)
2749         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2750       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
2751       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS));
2752     }
2753   }
2754
2755   return 0;
2756 }
2757
2758
2759 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
2760   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2761   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2762
2763   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
2764     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2765
2766   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
2767   // purpose is to compute bits we don't care about.
2768   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2769     return &I;  
2770
2771   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2772     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
2773     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
2774
2775     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
2776     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2777       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
2778       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
2779       switch (Op0I->getOpcode()) {
2780       default: break;
2781       case Instruction::Xor:
2782       case Instruction::Or:
2783         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
2784         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
2785           
2786         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
2787           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
2788           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
2789                                              Op0RHS->getName()+".masked");
2790           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
2791         }
2792         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
2793             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
2794           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
2795           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
2796                                              Op0LHS->getName()+".masked");
2797           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
2798         }
2799
2800         break;
2801       case Instruction::Add:
2802         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2803         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2804         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2805         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
2806           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
2807         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
2808           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
2809         break;
2810
2811       case Instruction::Sub:
2812         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2813         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2814         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2815         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
2816           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
2817
2818         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
2819         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
2820         if (Op0I->hasOneUse()) {
2821           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
2822           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
2823           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
2824
2825           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
2826           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
2827               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
2828             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
2829             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
2830           }
2831         }
2832         break;
2833
2834       case Instruction::Shl:
2835       case Instruction::LShr:
2836         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
2837         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
2838         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
2839           Value *NewICmp =
2840             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
2841           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
2842         }
2843         break;
2844       }
2845
2846       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2847         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
2848           return Res;
2849     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2850       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
2851       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
2852       // frequently occurs for bitfield accesses.
2853       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
2854         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
2855             CastOp->getNumOperands() == 2)
2856           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))){
2857             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
2858               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
2859               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
2860               // This will fold the two constants together, which may allow 
2861               // other simplifications.
2862               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
2863                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
2864                 CastOp->getName()+".shrunk");
2865               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
2866               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
2867               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
2868               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
2869             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
2870               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
2871               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
2872               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
2873               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
2874                 // trunc(C1)&C2
2875                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
2876             }
2877           }
2878       }
2879     }
2880
2881     // Try to fold constant and into select arguments.
2882     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2883       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2884         return R;
2885     if (isa<PHINode>(Op0))
2886       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2887         return NV;
2888   }
2889
2890
2891   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
2892   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
2893     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
2894       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
2895         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
2896                                       I.getName()+".demorgan");
2897         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
2898       }
2899
2900   {
2901     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
2902     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
2903     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2904         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
2905         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
2906       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2907     
2908     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
2909     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2910         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
2911         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
2912       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2913     
2914     if (Op0->hasOneUse() &&
2915         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2916       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
2917         I.swapOperands();     // Simplify below
2918         std::swap(Op0, Op1);
2919       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
2920         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
2921         I.swapOperands();     // Simplify below
2922         std::swap(Op0, Op1);
2923       }
2924     }
2925
2926     if (Op1->hasOneUse() &&
2927         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2928       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
2929         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
2930         std::swap(A, B);
2931       }
2932       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
2933         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
2934     }
2935
2936     // (A&((~A)|B)) -> A&B
2937     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
2938         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
2939       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
2940     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
2941         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
2942       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
2943   }
2944   
2945   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
2946     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2947     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
2948       return R;
2949
2950     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
2951       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
2952         return Res;
2953   }
2954
2955   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
2956   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
2957     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2958       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
2959         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2960         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
2961             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
2962             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2963             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
2964                               I.getType(), TD) &&
2965             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
2966                               I.getType(), TD)) {
2967           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
2968                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2969           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2970         }
2971       }
2972     
2973   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
2974   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2975     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2976       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
2977           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
2978           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
2979         Value *NewOp =
2980           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
2981                              SI0->getName());
2982         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
2983                                       SI1->getOperand(1));
2984       }
2985   }
2986
2987   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
2988   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
2989     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2990       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
2991         return Res;
2992   }
2993
2994   return Changed ? &I : 0;
2995 }
2996
2997 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
2998 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
2999 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
3000 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
3001 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
3002 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
3003 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
3004 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
3005 /// match.
3006 ///
3007 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
3008 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
3009 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
3010 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
3011 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
3012 /// byte of ByteValues is actually being set.
3013 ///
3014 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
3015 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
3016 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
3017 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
3018 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
3019 ///
3020 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
3021                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3022   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
3023     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
3024     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3025       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
3026                                ByteValues) ||
3027              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
3028                                ByteValues);
3029     }
3030   
3031     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
3032     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
3033     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3034       unsigned ShAmt = 
3035         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
3036       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
3037       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
3038         return true;
3039
3040       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
3041       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3042         // X << 2 -> collect(X, +2)
3043         OverallLeftShift += ByteShift;
3044         ByteMask >>= ByteShift;
3045       } else {
3046         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
3047         OverallLeftShift -= ByteShift;
3048         ByteMask <<= ByteShift;
3049         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
3050       }
3051
3052       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
3053       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
3054
3055       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
3056                                ByteValues);
3057     }
3058
3059     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
3060     // corresponding bytes in ByteMask.
3061     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
3062         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3063       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
3064       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
3065       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
3066       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
3067       
3068       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
3069         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
3070         // the and mask is.
3071         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
3072           continue;
3073         
3074         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
3075         APInt MaskB = AndMask & Byte;
3076         if (MaskB == 0) {
3077           ByteMask &= ~(1U << i);
3078           continue;
3079         }
3080         
3081         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
3082         if (MaskB != Byte)
3083           return true;
3084
3085         // Otherwise, this byte is kept.
3086       }
3087
3088       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
3089                                ByteValues);
3090     }
3091   }
3092   
3093   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
3094   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
3095   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
3096   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
3097   // their ultimate destination.
3098   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
3099   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
3100   
3101   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
3102   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
3103   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
3104   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
3105   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
3106   // low part, it must be shifted left.
3107   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
3108   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
3109     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
3110       return true;
3111   } else {
3112     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
3113       return true;
3114   }
3115   
3116   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3117   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3118   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
3119     return true;
3120   ByteValues[DestByteNo] = V;
3121   return false;
3122 }
3123
3124 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3125 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3126 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3127   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3128   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
3129       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
3130       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
3131     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3132   
3133   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3134   /// defines each byte.
3135   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3136   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3137     
3138   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3139   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
3140   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
3141     return 0;
3142   
3143   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3144   Value *V = ByteValues[0];
3145   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3146   
3147   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3148   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3149     if (ByteValues[i] != V)
3150       return 0;
3151   const Type *Tys[] = { ITy };
3152   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3153   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3154   return CallInst::Create(F, V);
3155 }
3156
3157 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
3158 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
3159 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
3160 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
3161                                          Value *C, Value *D) {
3162   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
3163   Value *Cond = 0;
3164   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
3165     return 0;
3166
3167   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
3168   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
3169     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
3170   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
3171     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
3172   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
3173   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
3174     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
3175   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
3176     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
3177   return 0;
3178 }
3179
3180 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
3181 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
3182                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3183   Value *Val, *Val2;
3184   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3185   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3186   
3187   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
3188   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3189       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3190     return 0;
3191
3192   
3193   // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
3194   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC &&
3195       LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
3196     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
3197     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3198   }
3199   
3200   // From here on, we only handle:
3201   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3202   if (Val != Val2) return 0;
3203   
3204   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3205   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3206       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3207       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3208       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3209     return 0;
3210   
3211   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3212   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3213     return 0;
3214   
3215   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3216   bool ShouldSwap;
3217   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
3218       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3219        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
3220     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3221   else
3222     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3223   
3224   if (ShouldSwap) {
3225     std::swap(LHS, RHS);
3226     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3227     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3228   }
3229   
3230   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3231   // comparing a value against two constants and or'ing the result
3232   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3233   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3234   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3235   // equal.
3236   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3237
3238   switch (LHSCC) {
3239   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3240   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3241     switch (RHSCC) {
3242     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3243     case ICmpInst::ICMP_EQ:
3244       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
3245         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3246         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3247         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
3248         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3249         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3250       }
3251       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3252     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3253     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3254       break;
3255     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3256     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3257     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3258       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3259     }
3260     break;
3261   case ICmpInst::ICMP_NE:
3262     switch (RHSCC) {
3263     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3264     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3265     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3266     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3267       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3268     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3269     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3270     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3271       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3272     }
3273     break;
3274   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3275     switch (RHSCC) {
3276     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3277     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3278       break;
3279     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
3280       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
3281       // this can cause overflow.
3282       if (RHSCst->isMaxValue(false))
3283         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3284       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
3285                              false, false, I);
3286     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
3287       break;
3288     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
3289     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
3290       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3291     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
3292       break;
3293     }
3294     break;
3295   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3296     switch (RHSCC) {
3297     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3298     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
3299       break;
3300     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
3301       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
3302       // this can cause overflow.
3303       if (RHSCst->isMaxValue(true))
3304         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3305       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
3306                              true, false, I);
3307     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
3308       break;
3309     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
3310     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
3311       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3312     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
3313       break;
3314     }
3315     break;
3316   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3317     switch (RHSCC) {
3318     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3319     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
3320     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
3321       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3322     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
3323       break;
3324     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
3325     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
3326       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3327     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
3328       break;
3329     }
3330     break;
3331   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3332     switch (RHSCC) {
3333     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3334     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
3335     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
3336       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3337     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
3338       break;
3339     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
3340     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
3341       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3342     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
3343       break;
3344     }
3345     break;
3346   }
3347   return 0;
3348 }
3349
3350 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
3351                                          FCmpInst *RHS) {
3352   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
3353       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
3354       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
3355     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3356       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3357         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3358         // true.
3359         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3360           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3361         
3362         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
3363         // rest.
3364         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
3365                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
3366       }
3367     
3368     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
3369     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
3370     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
3371         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
3372       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
3373                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
3374     
3375     return 0;
3376   }
3377   
3378   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
3379   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
3380   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
3381   
3382   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
3383     // Swap RHS operands to match LHS.
3384     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
3385     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
3386   }
3387   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
3388     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
3389     if (Op0CC == Op1CC)
3390       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
3391                           Op0LHS, Op0RHS);
3392     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
3393       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
3394     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3395       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3396     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3397       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3398     bool Op0Ordered;
3399     bool Op1Ordered;
3400     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
3401     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
3402     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
3403       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
3404       // or'ed predicates.
3405       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS);
3406       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3407         return I;
3408       // Otherwise, it's a constant boolean value...
3409       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
3410     }
3411   }
3412   return 0;
3413 }
3414
3415 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
3416 ///
3417 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
3418 ///
3419 /// into:
3420 /// 
3421 ///     (A & C1) | B
3422 ///
3423 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
3424 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
3425                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
3426   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3427   if (!CI1) return 0;
3428
3429   Value *V1 = 0;
3430   ConstantInt *CI2 = 0;
3431   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
3432
3433   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
3434   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
3435
3436   if (V1 == A || V1 == B) {
3437     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
3438     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
3439   }
3440
3441   return 0;
3442 }
3443
3444 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3445   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3446   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3447
3448   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
3449     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
3450   
3451   
3452   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3453   // purpose is to compute bits we don't care about.
3454   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3455     return &I;
3456
3457   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3458     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3459     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3460     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
3461         isOnlyUse(Op0)) {
3462       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
3463       Or->takeName(Op0);
3464       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
3465                          ConstantInt::get(I.getContext(),
3466                                           RHS->getValue() | C1->getValue()));
3467     }
3468
3469     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3470     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
3471         isOnlyUse(Op0)) {
3472       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
3473       Or->takeName(Op0);
3474       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
3475                  ConstantInt::get(I.getContext(),
3476                                   C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3477     }
3478
3479     // Try to fold constant and into select arguments.
3480     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3481       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3482         return R;
3483     if (isa<PHINode>(Op0))
3484       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3485         return NV;
3486   }
3487
3488   Value *A = 0, *B = 0;
3489   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3490
3491   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3492   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3493   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3494       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3495       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3496        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3497     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3498       return BSwap;
3499   }
3500   
3501   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3502   if (Op0->hasOneUse() &&
3503       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3504       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3505     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
3506     NOr->takeName(Op0);
3507     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3508   }
3509
3510   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3511   if (Op1->hasOneUse() &&
3512       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3513       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3514     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
3515     NOr->takeName(Op0);
3516     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3517   }
3518
3519   // (A & C)|(B & D)
3520   Value *C = 0, *D = 0;
3521   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3522       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3523     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3524     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3525     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3526     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3527       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3528       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3529       // replace with V+N.
3530       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3531         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3532             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3533           // Add commutes, try both ways.
3534           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3535             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3536           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3537             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3538         }
3539         // Or commutes, try both ways.
3540         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3541             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3542           // Add commutes, try both ways.
3543           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3544             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3545           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3546             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3547         }
3548       }
3549       
3550       // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
3551       // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
3552       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
3553         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
3554             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
3555              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
3556           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
3557                                ConstantInt::get(A->getContext(),
3558                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
3559         // Or commutes, try both ways.
3560         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
3561             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
3562              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
3563           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
3564                                ConstantInt::get(B->getContext(),
3565                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
3566       }
3567     }
3568     
3569     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3570     // terms for V1 & (V2|V3).
3571     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3572       V1 = 0;
3573       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3574         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3575       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3576         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3577       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3578         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3579       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3580         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3581       
3582       if (V1) {
3583         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
3584         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
3585       }
3586     }
3587
3588     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
3589     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
3590       return Match;
3591     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
3592       return Match;
3593     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
3594       return Match;
3595     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
3596       return Match;
3597
3598     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
3599     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
3600          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
3601       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
3602     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
3603     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
3604          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
3605       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
3606     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
3607     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
3608          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
3609       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3610     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
3611     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
3612          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
3613       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
3614   }
3615   
3616   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3617   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3618     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3619       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3620           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3621           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3622         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
3623                                          SI0->getName());
3624         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3625                                       SI1->getOperand(1));
3626       }
3627   }
3628
3629   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
3630   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
3631       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
3632     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
3633     if (Ret) return Ret;
3634   }
3635   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
3636   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
3637       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
3638     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
3639     if (Ret) return Ret;
3640   }
3641
3642   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3643   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
3644     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
3645       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
3646         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
3647                                         I.getName()+".demorgan");
3648         return BinaryOperator::CreateNot(And);
3649       }
3650
3651   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3652   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3653     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3654       return R;
3655
3656     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
3657       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
3658         return Res;
3659   }
3660     
3661   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
3662   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3663     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3664       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
3665         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
3666             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
3667           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3668           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
3669               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
3670               // Only do this if the casts both really cause code to be
3671               // generated.
3672               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3673                                 I.getType(), TD) &&
3674               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3675                                 I.getType(), TD)) {
3676             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
3677                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
3678             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3679           }
3680         }
3681       }
3682   }
3683   
3684     
3685   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
3686   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3687     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
3688       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
3689         return Res;
3690   }
3691
3692   return Changed ? &I : 0;
3693 }
3694
3695 namespace {
3696
3697 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
3698 struct XorSelf {
3699   Value *RHS;
3700   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
3701   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
3702   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
3703     return &Xor;
3704   }
3705 };
3706
3707 }
3708
3709 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
3710   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3711   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3712
3713   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3714     if (isa<UndefValue>(Op0))
3715       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
3716       // idiom (misuse).
3717       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3718     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
3719   }
3720
3721   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
3722   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
3723     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
3724     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3725   }
3726   
3727   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3728   // purpose is to compute bits we don't care about.
3729   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3730     return &I;
3731   if (isa<VectorType>(I.getType()))
3732     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
3733       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
3734
3735   // Is this a ~ operation?
3736   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
3737     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
3738       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
3739           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3740         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
3741         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
3742         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
3743           Op0I->swapOperands();
3744         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
3745           Value *NotY =
3746             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
3747                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
3748           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
3749             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
3750           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
3751         }
3752         
3753         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
3754         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
3755         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) && 
3756             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
3757           Value *NotX =
3758             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
3759           Value *NotY =
3760             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
3761           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
3762             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
3763           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
3764         }
3765       }
3766     }
3767   }
3768   
3769   
3770   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3771     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse()) {
3772       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
3773       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3774         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
3775                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
3776
3777       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
3778         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
3779                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
3780     }
3781
3782     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
3783     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3784       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
3785         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
3786           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
3787           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
3788               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, 
3789                                            ConstantInt::getTrue(I.getContext()),
3790                                             Op0C->getDestTy()))) {
3791             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
3792             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
3793           }
3794         }
3795       }
3796     }
3797
3798     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3799       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
3800       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
3801         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
3802           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
3803           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
3804                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3805           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
3806         }
3807           
3808       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
3809         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
3810           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
3811           if (RHS->isAllOnesValue()) {
3812             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
3813             return BinaryOperator::CreateSub(
3814                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
3815                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
3816                                       Op0I->getOperand(0));
3817           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
3818             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
3819             Constant *C = ConstantInt::get(I.getContext(),
3820                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
3821             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
3822
3823           }
3824         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3825           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
3826           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
3827             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
3828             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
3829             // NewRHS.
3830             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
3831             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
3832                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
3833             Worklist.Add(Op0I);
3834             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
3835             I.setOperand(1, NewRHS);
3836             return &I;
3837           }
3838         }
3839       }
3840     }
3841
3842     // Try to fold constant and into select arguments.
3843     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3844       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3845         return R;
3846     if (isa<PHINode>(Op0))
3847       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3848         return NV;
3849   }
3850
3851   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
3852     if (X == Op1)
3853       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3854
3855   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
3856     if (X == Op0)
3857       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3858
3859   
3860   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
3861   if (Op1I) {
3862     Value *A, *B;
3863     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3864       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
3865         Op1I->swapOperands();
3866         I.swapOperands();
3867         std::swap(Op0, Op1);
3868       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
3869         I.swapOperands();     // Simplified below.
3870         std::swap(Op0, Op1);
3871       }
3872     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
3873       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
3874     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
3875       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
3876     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
3877                Op1I->hasOneUse()){
3878       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
3879         Op1I->swapOperands();
3880         std::swap(A, B);
3881       }
3882       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
3883         I.swapOperands();     // Simplified below.
3884         std::swap(Op0, Op1);
3885       }
3886     }
3887   }
3888   
3889   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
3890   if (Op0I) {
3891     Value *A, *B;
3892     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3893         Op0I->hasOneUse()) {
3894       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
3895         std::swap(A, B);
3896       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
3897         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
3898     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
3899       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
3900     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
3901       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
3902     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
3903                Op0I->hasOneUse()){
3904       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
3905         std::swap(A, B);
3906       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
3907           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
3908         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
3909       }
3910     }
3911   }
3912   
3913   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
3914   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
3915       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
3916       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
3917       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
3918     Value *NewOp =
3919       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
3920                          Op0I->getName());
3921     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
3922                                   Op1I->getOperand(1));
3923   }
3924     
3925   if (Op0I && Op1I) {
3926     Value *A, *B, *C, *D;
3927     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
3928     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3929         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
3930       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
3931         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3932     }
3933     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
3934     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3935         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
3936       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
3937         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3938     }
3939     
3940     // (A & B)^(C & D)
3941     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
3942         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3943         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
3944       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
3945       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
3946       if (A == C)
3947         X = A, Y = B, Z = D;
3948       else if (A == D)
3949         X = A, Y = B, Z = C;
3950       else if (B == C)
3951         X = B, Y = A, Z = D;
3952       else if (B == D)
3953         X = B, Y = A, Z = C;
3954       
3955       if (X) {
3956         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
3957         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
3958       }
3959     }
3960   }
3961     
3962   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3963   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
3964     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3965       return R;
3966
3967   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
3968   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3969     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3970       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
3971         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3972         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3973             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3974             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3975                               I.getType(), TD) &&
3976             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3977                               I.getType(), TD)) {
3978           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
3979                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
3980           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3981         }
3982       }
3983   }
3984
3985   return Changed ? &I : 0;
3986 }
3987
3988
3989 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
3990   return commonShiftTransforms(I);
3991 }
3992
3993 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
3994   return commonShiftTransforms(I);
3995 }
3996
3997 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
3998   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
3999     return R;
4000   
4001   Value *Op0 = I.getOperand(0);
4002   
4003   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
4004   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
4005     if (CSI->isAllOnesValue())
4006       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
4007
4008   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
4009   if (MaskedValueIsZero(Op0,
4010                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
4011     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
4012
4013   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
4014   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
4015   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
4016     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4017
4018   return 0;
4019 }
4020
4021 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
4022   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
4023   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4024
4025   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
4026   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
4027   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
4028       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
4029     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4030   
4031   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
4032     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
4033       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4034     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
4035       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4036   }
4037   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4038     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
4039       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
4040     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
4041       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4042   }
4043
4044   // See if we can fold away this shift.
4045   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4046     return &I;
4047
4048   // Try to fold constant and into select arguments.
4049   if (isa<Constant>(Op0))
4050     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
4051       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4052         return R;
4053
4054   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
4055     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
4056       return Res;
4057   return 0;
4058 }
4059
4060 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
4061                                                BinaryOperator &I) {
4062   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
4063
4064   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4065   // purpose is to compute bits we don't care about.
4066   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
4067   
4068   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
4069   // a signed shift.
4070   //
4071   if (Op1->uge(TypeBits)) {
4072     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
4073       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4074     else {
4075       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
4076       return &I;
4077     }
4078   }
4079   
4080   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
4081   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4082     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
4083       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
4084         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
4085                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
4086   
4087   // Try to fold constant and into select arguments.
4088   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4089     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4090       return R;
4091   if (isa<PHINode>(Op0))
4092     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4093       return NV;
4094   
4095   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
4096   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
4097     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
4098     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
4099     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
4100     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
4101     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
4102     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
4103     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
4104         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
4105       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
4106       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
4107       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
4108       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
4109
4110       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
4111       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
4112       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
4113       // other xforms later if dead.
4114       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
4115       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
4116       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
4117       
4118       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
4119       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
4120       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
4121       // mask as appropriate.
4122       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
4123         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
4124       else {
4125         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
4126         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
4127       }
4128
4129       // shift1 & 0x00FF
4130       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh,
4131                                       ConstantInt::get(I.getContext(), MaskV),
4132                                       TI->getName());
4133
4134       // Return the value truncated to the interesting size.
4135       return new TruncInst(And, I.getType());
4136     }
4137   }
4138   
4139   if (Op0->hasOneUse()) {
4140     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4141       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4142       Value *V1, *V2;
4143       ConstantInt *CC;
4144       switch (Op0BO->getOpcode()) {
4145         default: break;
4146         case Instruction::Add:
4147         case Instruction::And:
4148         case Instruction::Or:
4149         case Instruction::Xor: {
4150           // These operators commute.
4151           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4152           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
4153               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
4154                     m_Specific(Op1)))) {
4155             Value *YS =         // (Y << C)
4156               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
4157             // (X + (Y << C))
4158             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
4159                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
4160             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
4161             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
4162                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
4163           }
4164           
4165           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
4166           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
4167           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
4168               match(Op0BOOp1, 
4169                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
4170                           m_ConstantInt(CC))) &&
4171               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4172             Value *YS =   // (Y << C)
4173               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
4174                                            Op0BO->getName());
4175             // X & (CC << C)
4176             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
4177                                            V1->getName()+".mask");
4178             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
4179           }
4180         }
4181           
4182         // FALL THROUGH.
4183         case Instruction::Sub: {
4184           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
4185           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
4186               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
4187                     m_Specific(Op1)))) {
4188             Value *YS =  // (Y << C)
4189               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
4190             // (X + (Y << C))
4191             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
4192                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
4193             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
4194             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
4195                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
4196           }
4197           
4198           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
4199           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
4200               match(Op0BO->getOperand(0),
4201                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
4202                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
4203               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
4204                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4205             Value *YS = // (Y << C)
4206               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
4207             // X & (CC << C)
4208             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
4209                                            V1->getName()+".mask");
4210             
4211             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
4212           }
4213           
4214           break;
4215         }
4216       }
4217       
4218       
4219       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
4220       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
4221       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
4222         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
4223         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
4224         
4225         switch (Op0BO->getOpcode()) {
4226           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
4227           case Instruction::Add:
4228             isValid = isLeftShift;
4229             break;
4230           case Instruction::Or:
4231           case Instruction::Xor:
4232             highBitSet = false;
4233             break;
4234           case Instruction::And:
4235             highBitSet = true;
4236             break;
4237         }
4238         
4239         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
4240         // by the logical operation, do not perform the transformation.
4241         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
4242         // the constant which would cause it to be modified for this
4243         // operation.
4244         //
4245         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
4246           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
4247         
4248         if (isValid) {
4249           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
4250           
4251           Value *NewShift =
4252             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
4253           NewShift->takeName(Op0BO);
4254           
4255           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
4256                                         NewRHS);
4257         }
4258       }
4259     }
4260   }
4261   
4262   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
4263   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4264   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
4265     ShiftOp = 0;
4266   
4267   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
4268     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
4269     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
4270     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
4271     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
4272     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
4273     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
4274     
4275     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
4276     
4277     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
4278     
4279     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
4280     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
4281       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
4282       // saturates.
4283       if (AmtSum >= TypeBits) {
4284         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
4285           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4286         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
4287       }
4288       
4289       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
4290                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
4291     }
4292     
4293     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
4294         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
4295       if (AmtSum >= TypeBits)
4296         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4297       
4298       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
4299       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
4300     }
4301     
4302     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
4303         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
4304       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
4305       if (AmtSum >= TypeBits)
4306         AmtSum = TypeBits-1;
4307       
4308       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
4309
4310       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
4311       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
4312                                        ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
4313     }
4314     
4315     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
4316     // right.  See if the amounts are equal.
4317     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
4318       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
4319       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
4320         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
4321         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
4322                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
4323       }
4324       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
4325       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
4326         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
4327         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
4328                                         ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
4329       }
4330       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
4331       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
4332       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
4333       // generators.
4334       const Type *SExtType = 0;
4335       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
4336       case 1  :
4337       case 8  :
4338       case 16 :
4339       case 32 :
4340       case 64 :
4341       case 128:
4342         SExtType = IntegerType::get(I.getContext(),
4343                                     Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
4344         break;
4345       default: break;
4346       }
4347       if (SExtType)
4348         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
4349       // Otherwise, we can't handle it yet.
4350     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
4351       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
4352       
4353       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
4354       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
4355         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
4356                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
4357         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
4358         
4359         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
4360         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
4361                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
4362       }
4363       
4364       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
4365       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
4366         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
4367         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
4368         
4369         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
4370         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
4371                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
4372       }
4373       
4374       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
4375     } else {
4376       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
4377       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
4378
4379       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
4380       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
4381         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
4382                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
4383         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
4384                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
4385         
4386         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
4387         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
4388                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
4389       }
4390       
4391       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
4392       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
4393         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
4394         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
4395         
4396         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
4397         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
4398                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
4399       }
4400       
4401       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
4402     }
4403   }
4404   return 0;
4405 }
4406
4407
4408 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
4409 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
4410 /// X*Scale+Offset.
4411 ///
4412 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
4413                                         int &Offset) {
4414   assert(Val->getType() == Type::getInt32Ty(Val->getContext()) && 
4415          "Unexpected allocation size type!");
4416   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
4417     Offset = CI->getZExtValue();
4418     Scale  = 0;
4419     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Val->getContext()), 0);
4420   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
4421     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4422       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4423         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
4424         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
4425         Offset = 0;
4426         return I->getOperand(0);
4427       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
4428         // This value is scaled by 'RHS'.
4429         Scale = RHS->getZExtValue();
4430         Offset = 0;
4431         return I->getOperand(0);
4432       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4433         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
4434         // where C1 is divisible by C2.
4435         unsigned SubScale;
4436         Value *SubVal = 
4437           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
4438         Offset += RHS->getZExtValue();
4439         Scale = SubScale;
4440         return SubVal;
4441       }
4442     }
4443   }
4444
4445   // Otherwise, we can't look past this.
4446   Scale = 1;
4447   Offset = 0;
4448   return Val;
4449 }
4450
4451
4452 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
4453 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
4454 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
4455                                                    AllocaInst &AI) {
4456   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
4457   
4458   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
4459   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
4460   
4461   // Remove any uses of AI that are dead.
4462   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
4463   
4464   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
4465     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
4466     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
4467       while (UI != E && *UI == User)
4468         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
4469       
4470       ++NumDeadInst;
4471       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *User << '\n');
4472       EraseInstFromFunction(*User);
4473     }
4474   }
4475
4476   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
4477   if (!TD) return 0;
4478
4479   // Get the type really allocated and the type casted to.
4480   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
4481   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
4482   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
4483
4484   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
4485   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
4486   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
4487
4488   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
4489   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
4490   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
4491   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
4492   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
4493       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
4494
4495   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
4496   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
4497   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
4498
4499   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
4500   // size argument.
4501   unsigned ArraySizeScale;
4502   int ArrayOffset;
4503   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
4504     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
4505  
4506   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
4507   // do the xform.
4508   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
4509       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
4510
4511   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
4512   Value *Amt = 0;
4513   if (Scale == 1) {
4514     Amt = NumElements;
4515   } else {
4516     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()), Scale);
4517     // Insert before the alloca, not before the cast.
4518     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
4519   }
4520   
4521   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
4522     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()),
4523                                   Offset, true);
4524     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
4525   }
4526   
4527   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
4528   New->setAlignment(AI.getAlignment());
4529   New->takeName(&AI);
4530   
4531   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
4532   // declare.
4533   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
4534     EraseInstFromFunction(*DI);
4535   }
4536   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
4537   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
4538   // will die soon.
4539   else if (!AI.hasOneUse()) {
4540     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
4541     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
4542     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
4543     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
4544   }
4545   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
4546 }
4547
4548 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
4549 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
4550 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
4551 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
4552 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
4553 ///
4554 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
4555 /// extension operation if Ty is larger.
4556 ///
4557 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
4558 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
4559 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
4560 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
4561 /// efficiently truncated.
4562 ///
4563 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
4564 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
4565 /// the final result.
4566 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
4567                                               unsigned CastOpc,
4568                                               int &NumCastsRemoved){
4569   // We can always evaluate constants in another type.
4570   if (isa<Constant>(V))
4571     return true;
4572   
4573   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4574   if (!I) return false;
4575   
4576   const Type *OrigTy = V->getType();
4577   
4578   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
4579   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4580     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
4581     // it, and this will remove a cast overall.
4582     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
4583       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
4584       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
4585       // casts first.
4586       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
4587         ++NumCastsRemoved;
4588       return true;
4589     }
4590   }
4591
4592   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
4593   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
4594   if (!I->hasOneUse()) return false;
4595
4596   unsigned Opc = I->getOpcode();
4597   switch (Opc) {
4598   case Instruction::Add:
4599   case Instruction::Sub:
4600   case Instruction::Mul:
4601   case Instruction::And:
4602   case Instruction::Or:
4603   case Instruction::Xor:
4604     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
4605     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
4606                                       NumCastsRemoved) &&
4607            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
4608                                       NumCastsRemoved);
4609
4610   case Instruction::UDiv:
4611   case Instruction::URem: {
4612     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
4613     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
4614     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
4615     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
4616       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
4617       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
4618           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
4619         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
4620                                           NumCastsRemoved) &&
4621                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
4622                                           NumCastsRemoved);
4623       }
4624     }
4625     break;
4626   }
4627   case Instruction::Shl:
4628     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
4629     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
4630     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4631       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
4632       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
4633           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
4634         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
4635                                           NumCastsRemoved);
4636     }
4637     break;
4638   case Instruction::LShr:
4639     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
4640     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
4641     // already zeros.
4642     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4643       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
4644       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
4645       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
4646           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
4647             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
4648           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
4649         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
4650                                           NumCastsRemoved);
4651       }
4652     }
4653     break;
4654   case Instruction::ZExt:
4655   case Instruction::SExt:
4656   case Instruction::Trunc:
4657     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
4658     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
4659     // of casts in the input.
4660     if (Opc == CastOpc)
4661       return true;
4662
4663     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
4664     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
4665       return true;
4666     break;
4667   case Instruction::Select: {
4668     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
4669     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
4670                                       NumCastsRemoved) &&
4671            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
4672                                       NumCastsRemoved);
4673   }
4674   case Instruction::PHI: {
4675     // We can change a phi if we can change all operands.
4676     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
4677     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4678       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
4679                                       NumCastsRemoved))
4680         return false;
4681     return true;
4682   }
4683   default:
4684     // TODO: Can handle more cases here.
4685     break;
4686   }
4687   
4688   return false;
4689 }
4690
4691 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
4692 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
4693 /// evaluate the expression.
4694 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
4695                                              bool isSigned) {
4696   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4697     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
4698
4699   // Otherwise, it must be an instruction.
4700   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
4701   Instruction *Res = 0;
4702   unsigned Opc = I->getOpcode();
4703   switch (Opc) {
4704   case Instruction::Add:
4705   case Instruction::Sub:
4706   case Instruction::Mul:
4707   case Instruction::And:
4708   case Instruction::Or:
4709   case Instruction::Xor:
4710   case Instruction::AShr:
4711   case Instruction::LShr:
4712   case Instruction::Shl:
4713   case Instruction::UDiv:
4714   case Instruction::URem: {
4715     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
4716     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
4717     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
4718     break;
4719   }    
4720   case Instruction::Trunc:
4721   case Instruction::ZExt:
4722   case Instruction::SExt:
4723     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
4724     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
4725     // new.
4726     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
4727       return I->getOperand(0);
4728     
4729     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
4730     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
4731     break;
4732   case Instruction::Select: {
4733     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
4734     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
4735     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
4736     break;
4737   }
4738   case Instruction::PHI: {
4739     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
4740     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
4741     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4742       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
4743       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
4744     }
4745     Res = NPN;
4746     break;
4747   }
4748   default: 
4749     // TODO: Can handle more cases here.
4750     llvm_unreachable("Unreachable!");
4751     break;
4752   }
4753   
4754   Res->takeName(I);
4755   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
4756 }
4757
4758 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
4759 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
4760   Value *Src = CI.getOperand(0);
4761
4762   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
4763   // eliminate it now.
4764   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
4765     if (Instruction::CastOps opc = 
4766         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
4767       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
4768       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
4769       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
4770     }
4771   }
4772
4773   // If we are casting a select then fold the cast into the select
4774   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
4775     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
4776       return NV;
4777
4778   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
4779   if (isa<PHINode>(Src)) {
4780     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
4781     // it is currently legal.
4782     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
4783         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
4784         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType(), TD))
4785       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
4786         return NV;
4787   }
4788   
4789   return 0;
4790 }
4791
4792 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
4793 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
4794 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
4795 /// resultant element type, otherwise return null.
4796 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
4797                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
4798                                        const TargetData *TD) {
4799   if (!TD) return 0;
4800   if (!Ty->isSized()) return 0;
4801   
4802   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
4803   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
4804   // is something like [0 x {int, int}]
4805   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
4806   int64_t FirstIdx = 0;
4807   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
4808     FirstIdx = Offset/TySize;
4809     Offset -= FirstIdx*TySize;
4810     
4811     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
4812     if (Offset < 0) {
4813       --FirstIdx;
4814       Offset += TySize;
4815       assert(Offset >= 0);
4816     }
4817     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
4818   }
4819   
4820   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
4821     
4822   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
4823   while (Offset) {
4824     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
4825     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
4826       return 0;
4827     
4828     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
4829       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
4830       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
4831              "Offset must stay within the indexed type");
4832       
4833       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
4834       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
4835                                             Elt));
4836       
4837       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
4838       Ty = STy->getElementType(Elt);
4839     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
4840       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
4841       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
4842       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
4843       Offset %= EltSize;
4844       Ty = AT->getElementType();
4845     } else {
4846       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
4847       return 0;
4848     }
4849   }
4850   
4851   return Ty;
4852 }
4853
4854 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
4855 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
4856   Value *Src = CI.getOperand(0);
4857   
4858   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
4859     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
4860     // this into a cast of the original pointer!
4861     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
4862       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
4863       // here because the pointer operand is being replaced with another 
4864       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
4865       Worklist.Add(GEP);
4866       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
4867       return &CI;
4868     }
4869     
4870     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
4871     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
4872     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
4873     // non-type-safe code.
4874     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
4875       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
4876         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
4877         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
4878         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
4879         
4880         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
4881         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
4882         const Type *GEPIdxTy =
4883           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
4884         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
4885         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD)) {
4886           // If we were able to index down into an element, create the GEP
4887           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
4888           // two.
4889           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
4890             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
4891                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
4892             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
4893           NGEP->takeName(GEP);
4894           
4895           if (isa<BitCastInst>(CI))
4896             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
4897           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
4898           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
4899         }
4900       }      
4901     }
4902   }
4903     
4904   return commonCastTransforms(CI);
4905 }
4906
4907 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
4908 /// for trunc, zext, and sext.
4909 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
4910   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
4911     return Result;
4912
4913   Value *Src = CI.getOperand(0);
4914   const Type *SrcTy = Src->getType();
4915   const Type *DestTy = CI.getType();
4916   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
4917   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
4918
4919   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
4920   // purpose is to compute bits we don't care about.
4921   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
4922     return &CI;
4923
4924   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
4925   // can't do anything more. 
4926   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
4927   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
4928     return 0;
4929
4930   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
4931   int NumCastsRemoved = 0;
4932   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
4933   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
4934   // strange.
4935   if ((isa<VectorType>(DestTy) ||
4936        ShouldChangeType(SrcI->getType(), DestTy, TD)) &&
4937       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
4938                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
4939     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
4940     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
4941     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
4942     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
4943     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
4944     // require that two casts have been eliminated.
4945     bool DoXForm = false;
4946     bool JustReplace = false;
4947     switch (CI.getOpcode()) {
4948     default:
4949       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
4950       // get here because of the check above.
4951       llvm_unreachable("Unknown cast type");
4952     case Instruction::Trunc:
4953       DoXForm = true;
4954       break;
4955     case Instruction::ZExt: {
4956       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
4957       
4958       if (!DoXForm && 0) {
4959         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
4960         // always profitable to do this xform.
4961         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
4962         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
4963         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
4964           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
4965         
4966         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
4967           if (TryI->use_empty())
4968             EraseInstFromFunction(*TryI);
4969       }
4970       break;
4971     }
4972     case Instruction::SExt: {
4973       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
4974       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
4975         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
4976         // profitable to do this xform.
4977         //
4978         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
4979         // eliminated cast is a truncate. e.g.
4980         // t2 = trunc i32 t1 to i16
4981         // t3 = sext i16 t2 to i32
4982         // !=
4983         // i32 t1
4984         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
4985         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
4986         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
4987           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
4988         
4989         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
4990           if (TryI->use_empty())
4991             EraseInstFromFunction(*TryI);
4992       }
4993       break;
4994     }
4995     }
4996     
4997     if (DoXForm) {
4998       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
4999             " to avoid cast: " << CI);
5000       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
5001                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
5002       if (JustReplace)
5003         // Just replace this cast with the result.
5004         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5005
5006       assert(Res->getType() == DestTy);
5007       switch (CI.getOpcode()) {
5008       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
5009       case Instruction::Trunc:
5010         // Just replace this cast with the result.
5011         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5012       case Instruction::ZExt: {
5013         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
5014
5015         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
5016         // result.
5017         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
5018         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
5019           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5020
5021         // We need to emit an AND to clear the high bits.
5022         Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(), 
5023                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
5024         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
5025       }
5026       case Instruction::SExt: {
5027         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
5028         // cast with the result.
5029         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
5030         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
5031           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5032
5033         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
5034         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
5035       }
5036       }
5037     }
5038   }
5039   
5040   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
5041   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
5042
5043   switch (SrcI->getOpcode()) {
5044   case Instruction::Add:
5045   case Instruction::Mul:
5046   case Instruction::And:
5047   case Instruction::Or:
5048   case Instruction::Xor:
5049     // If we are discarding information, rewrite.
5050     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
5051       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
5052       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) ||
5053           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
5054         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
5055         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
5056         return BinaryOperator::Create(
5057             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
5058       }
5059     }
5060
5061     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
5062     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
5063         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
5064         Op1 == ConstantInt::getTrue(CI.getContext()) &&
5065         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
5066       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
5067       return BinaryOperator::CreateXor(New,
5068                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
5069     }
5070     break;
5071
5072   case Instruction::Shl: {
5073     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
5074     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
5075     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
5076         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
5077       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
5078       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
5079       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
5080     }
5081     break;
5082   }
5083   }
5084   return 0;
5085 }
5086
5087 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
5088   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
5089     return Result;
5090   
5091   Value *Src = CI.getOperand(0);
5092   const Type *Ty = CI.getType();
5093   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
5094   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
5095
5096   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
5097   if (DestBitWidth == 1) {
5098     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
5099     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
5100     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
5101     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
5102   }
5103
5104   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
5105   ConstantInt *ShAmtV = 0;
5106   Value *ShiftOp = 0;
5107   if (Src->hasOneUse() &&
5108       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
5109     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
5110     
5111     // Get a mask for the bits shifting in.
5112     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
5113     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
5114       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
5115         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
5116       
5117       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
5118       // shift.
5119       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
5120       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
5121       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
5122     }
5123   }
5124  
5125   return 0;
5126 }
5127
5128 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
5129 /// in order to eliminate the icmp.
5130 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
5131                                              bool DoXform) {
5132   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
5133   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
5134   // cast to integer to avoid the comparison.
5135   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
5136     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
5137       
5138     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
5139     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
5140     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
5141         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
5142       if (!DoXform) return ICI;
5143
5144       Value *In = ICI->getOperand(0);
5145       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
5146                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
5147       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
5148       if (In->getType() != CI.getType())
5149         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
5150
5151       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
5152         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
5153         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
5154       }
5155
5156       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
5157     }
5158       
5159       
5160       
5161     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
5162     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
5163     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
5164     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
5165     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
5166     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
5167     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
5168     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
5169     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
5170         // This only works for EQ and NE
5171         ICI->isEquality()) {
5172       // If Op1C some other power of two, convert:
5173       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
5174       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5175       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
5176       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
5177         
5178       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
5179       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
5180         if (!DoXform) return ICI;
5181
5182         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5183         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
5184           // (X&4) == 2 --> false
5185           // (X&4) != 2 --> true
5186           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
5187                                            isNE);
5188           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
5189           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5190         }
5191           
5192         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
5193         Value *In = ICI->getOperand(0);
5194         if (ShiftAmt) {
5195           // Perform a logical shr by shiftamt.
5196           // Insert the shift to put the result in the low bit.
5197           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
5198                                    In->getName()+".lobit");
5199         }
5200           
5201         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
5202           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
5203           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
5204         }
5205           
5206         if (CI.getType() == In->getType())
5207           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
5208         else
5209           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
5210       }
5211     }
5212   }
5213
5214   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
5215   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
5216   // may lead to additional simplifications.
5217   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
5218     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
5219       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
5220       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
5221       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
5222
5223       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
5224       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
5225       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
5226       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
5227       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
5228
5229       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
5230         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
5231         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
5232         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
5233           if (!DoXform) return ICI;
5234
5235           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
5236
5237           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
5238           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
5239             Result = Builder->CreateAnd(Result,
5240                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
5241
5242           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
5243           Result = Builder->CreateLShr(
5244                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
5245
5246           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5247             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
5248           Result->takeName(ICI);
5249           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
5250         }
5251       }
5252     }
5253   }
5254
5255   return 0;
5256 }
5257
5258 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
5259   // If one of the common conversion will work, do it.
5260   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
5261     return Result;
5262
5263   Value *Src = CI.getOperand(0);
5264
5265   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
5266   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
5267   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
5268   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
5269     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
5270     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
5271     Value *A = CSrc->getOperand(0);
5272     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
5273     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
5274     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
5275     // If we're actually extending zero bits, then if
5276     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
5277     // SrcSize == DstSize: a & mask
5278     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
5279     if (SrcSize < DstSize) {
5280       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
5281       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
5282       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
5283       return new ZExtInst(And, CI.getType());
5284     }
5285     
5286     if (SrcSize == DstSize) {
5287       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
5288       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
5289                                                            AndValue));
5290     }
5291     if (SrcSize > DstSize) {
5292       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
5293       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
5294       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
5295                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
5296                                                                AndValue));
5297     }
5298   }
5299
5300   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
5301     return transformZExtICmp(ICI, CI);
5302
5303   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
5304   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
5305     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
5306     // of the (zext icmp) will be transformed.
5307     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
5308     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
5309     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
5310         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
5311          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
5312       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
5313       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
5314       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
5315     }
5316   }
5317
5318   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
5319   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
5320     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
5321       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
5322         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
5323         if (TI0->getType() == CI.getType())
5324           return
5325             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
5326                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
5327       }
5328
5329   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
5330   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
5331     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
5332       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
5333         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
5334             And->getOperand(1) == C)
5335           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
5336             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
5337             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
5338               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
5339               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
5340               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
5341             }
5342           }
5343
5344   return 0;
5345 }
5346
5347 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
5348   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
5349     return I;
5350   
5351   Value *Src = CI.getOperand(0);
5352   
5353   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
5354   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(CI.getContext()))
5355     return SelectInst::Create(Src,
5356                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
5357                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
5358
5359   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
5360   // eliminate the trunc/sext pair.
5361   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
5362     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
5363     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
5364     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
5365     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
5366     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
5367
5368     if (OpBits == DestBits) {
5369       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
5370       // bits, it is already ready.
5371       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
5372         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
5373     } else if (OpBits < DestBits) {
5374       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
5375       // bits, just sext from i32.
5376       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
5377         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
5378     } else {
5379       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
5380       // bits, just truncate to i32.
5381       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
5382         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
5383     }
5384   }
5385
5386   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
5387   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
5388   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
5389   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
5390   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
5391   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
5392   //   %a = trunc i32 %i to i8
5393   //   %b = shl i8 %a, 6
5394   //   %c = ashr i8 %b, 6
5395   //   %d = sext i8 %c to i32
5396   // into:
5397   //   %a = shl i32 %i, 30
5398   //   %d = ashr i32 %a, 30
5399   Value *A = 0;
5400   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
5401   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
5402                         m_ConstantInt(CA))) &&
5403       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
5404     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
5405     if (I->getType() == CI.getType()) {
5406       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
5407       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
5408       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
5409       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
5410       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
5411       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
5412     }
5413   }
5414   
5415   return 0;
5416 }
5417
5418 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
5419 /// in the specified FP type without changing its value.
5420 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
5421   bool losesInfo;
5422   APFloat F = CFP->getValueAPF();
5423   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
5424   if (!losesInfo)
5425     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
5426   return 0;
5427 }
5428
5429 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
5430 /// through it until we get the source value.
5431 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
5432   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
5433     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
5434       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
5435   
5436   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
5437   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
5438   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
5439   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
5440     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
5441       return V;  // No constant folding of this.
5442     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
5443     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
5444       return V;
5445     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(V->getContext()))
5446       return V;  // Won't shrink.
5447     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
5448       return V;
5449     // Don't try to shrink to various long double types.
5450   }
5451   
5452   return V;
5453 }
5454
5455 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
5456   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
5457     return I;
5458   
5459   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
5460   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
5461   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well as
5462   // many builtins (sqrt, etc).
5463   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
5464   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
5465     switch (OpI->getOpcode()) {
5466     default: break;
5467     case Instruction::FAdd:
5468     case Instruction::FSub:
5469     case Instruction::FMul:
5470     case Instruction::FDiv:
5471     case Instruction::FRem:
5472       const Type *SrcTy = OpI->getType();
5473       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
5474       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
5475       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
5476           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
5477         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
5478         // If the source types were both smaller than the destination type of
5479         // the cast, do this xform.
5480         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
5481             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
5482           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
5483           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
5484           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
5485         }
5486       }
5487       break;  
5488     }
5489   }
5490   return 0;
5491 }
5492
5493 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
5494   return commonCastTransforms(CI);
5495 }
5496
5497 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
5498   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
5499   if (OpI == 0)
5500     return commonCastTransforms(FI);
5501
5502   // fptoui(uitofp(X)) --> X
5503   // fptoui(sitofp(X)) --> X
5504   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
5505   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
5506   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
5507   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
5508   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
5509       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
5510       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
5511                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
5512     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
5513
5514   return commonCastTransforms(FI);
5515 }
5516
5517 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
5518   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
5519   if (OpI == 0)
5520     return commonCastTransforms(FI);
5521   
5522   // fptosi(sitofp(X)) --> X
5523   // fptosi(uitofp(X)) --> X
5524   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
5525   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
5526   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
5527   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
5528   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
5529       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
5530       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
5531                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
5532     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
5533   
5534   return commonCastTransforms(FI);
5535 }
5536
5537 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
5538   return commonCastTransforms(CI);
5539 }
5540
5541 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
5542   return commonCastTransforms(CI);
5543 }
5544
5545 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
5546   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
5547   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
5548   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
5549   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
5550   // pointers.
5551   if (TD &&
5552       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
5553     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
5554                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
5555                                        "tmp");
5556     return new TruncInst(P, CI.getType());
5557   }
5558   
5559   return commonPointerCastTransforms(CI);
5560 }
5561
5562 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
5563   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
5564   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
5565   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
5566   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
5567   // extends to pointers.
5568   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
5569       TD->getPointerSizeInBits()) {
5570     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
5571                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
5572     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
5573   }
5574   
5575   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
5576     return I;
5577
5578   return 0;
5579 }
5580
5581 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
5582   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
5583   // otherwise just apply the common ones.
5584   Value *Src = CI.getOperand(0);
5585   const Type *SrcTy = Src->getType();
5586   const Type *DestTy = CI.getType();
5587
5588   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
5589     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
5590       return I;
5591   } else {
5592     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
5593       return Result;
5594   }
5595
5596
5597   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
5598   // be replaced by the operand.
5599   if (DestTy == Src->getType())
5600     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
5601
5602   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
5603     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
5604     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
5605     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
5606     
5607     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
5608     // required for changing types.
5609     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
5610       return 0;
5611     
5612     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
5613     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
5614     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
5615     // needs to be cleaned up.
5616     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
5617       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
5618         return V;
5619     
5620     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
5621     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
5622     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
5623     Constant *ZeroUInt =
5624       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
5625     unsigned NumZeros = 0;
5626     while (SrcElTy != DstElTy && 
5627            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
5628            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
5629       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
5630       ++NumZeros;
5631     }
5632
5633     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
5634     if (SrcElTy == DstElTy) {
5635       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
5636       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
5637                                                ((Instruction*) NULL));
5638     }
5639   }
5640
5641   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
5642     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
5643       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
5644         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
5645         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
5646                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
5647       }
5648       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
5649     }
5650   }
5651
5652   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
5653     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
5654       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
5655         Value *Elem = 
5656           Builder->CreateExtractElement(Src,
5657                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
5658         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
5659       }
5660     }
5661   }
5662
5663   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
5664     if (SVI->hasOneUse()) {
5665       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
5666       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
5667       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
5668           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
5669                 SVI->getType()->getNumElements() &&
5670           SVI->getType()->getNumElements() ==
5671             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
5672         CastInst *Tmp;
5673         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
5674         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
5675         // us to eliminate at least one cast.
5676         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
5677              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
5678             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
5679              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
5680           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
5681           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
5682           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
5683           // know the vector types match #elts.
5684           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
5685         }
5686       }
5687     }
5688   }
5689   return 0;
5690 }
5691
5692 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
5693 ///   %C = or %A, %B
5694 ///   %D = select %cond, %C, %A
5695 /// into:
5696 ///   %C = select %cond, %B, 0
5697 ///   %D = or %A, %C
5698 ///
5699 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
5700 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
5701 /// equal the other incoming value of the select.
5702 ///
5703 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
5704   switch (I->getOpcode()) {
5705   case Instruction::Add:
5706   case Instruction::Mul:
5707   case Instruction::And:
5708   case Instruction::Or:
5709   case Instruction::Xor:
5710     return 3;              // Can fold through either operand.
5711   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
5712   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
5713   case Instruction::LShr:
5714   case Instruction::AShr:
5715     return 1;
5716   default:
5717     return 0;              // Cannot fold
5718   }
5719 }
5720
5721 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
5722 /// function, return the identity constant that goes into the select.
5723 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
5724   switch (I->getOpcode()) {
5725   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
5726   case Instruction::Add:
5727   case Instruction::Sub:
5728   case Instruction::Or:
5729   case Instruction::Xor:
5730   case Instruction::Shl:
5731   case Instruction::LShr:
5732   case Instruction::AShr:
5733     return Constant::getNullValue(I->getType());
5734   case Instruction::And:
5735     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
5736   case Instruction::Mul:
5737     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
5738   }
5739 }
5740
5741 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
5742 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
5743 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
5744                                           Instruction *FI) {
5745   if (TI->getNumOperands() == 1) {
5746     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
5747     // merge.
5748     if (TI->isCast()) {
5749       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
5750         return 0;
5751     } else {
5752       return 0;  // unknown unary op.
5753     }
5754
5755     // Fold this by inserting a select from the input values.
5756     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
5757                                           FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
5758     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
5759     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
5760                             TI->getType());
5761   }
5762
5763   // Only handle binary operators here.
5764   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
5765     return 0;
5766
5767   // Figure out if the operations have any operands in common.
5768   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
5769   bool MatchIsOpZero;
5770   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
5771     MatchOp  = TI->getOperand(0);
5772     OtherOpT = TI->getOperand(1);
5773     OtherOpF = FI->getOperand(1);
5774     MatchIsOpZero = true;
5775   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
5776     MatchOp  = TI->getOperand(1);
5777     OtherOpT = TI->getOperand(0);
5778     OtherOpF = FI->getOperand(0);
5779     MatchIsOpZero = false;
5780   } else if (!TI->isCommutative()) {
5781     return 0;
5782   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
5783     MatchOp  = TI->getOperand(0);
5784     OtherOpT = TI->getOperand(1);
5785     OtherOpF = FI->getOperand(0);
5786     MatchIsOpZero = true;
5787   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
5788     MatchOp  = TI->getOperand(1);
5789     OtherOpT = TI->getOperand(0);
5790     OtherOpF = FI->getOperand(1);
5791     MatchIsOpZero = true;
5792   } else {
5793     return 0;
5794   }
5795
5796   // If we reach here, they do have operations in common.
5797   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
5798                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
5799   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
5800
5801   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
5802     if (MatchIsOpZero)
5803       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
5804     else
5805       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
5806   }
5807   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
5808   return 0;
5809 }
5810
5811 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
5812   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
5813   if (!C1I)
5814     return false;
5815   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
5816   if (!C2I)
5817     return false;
5818   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
5819 }
5820
5821 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
5822 /// facilitate further optimization.
5823 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
5824                                             Value *FalseVal) {
5825   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
5826   // transformation we are doing here.
5827   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
5828     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
5829         !isa<Constant>(FalseVal)) {
5830       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
5831         unsigned OpToFold = 0;
5832         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
5833           OpToFold = 1;
5834         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
5835           OpToFold = 2;
5836         }
5837
5838         if (OpToFold) {
5839           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
5840           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
5841           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
5842           // between 0 and 1.
5843           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
5844             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
5845             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5846             NewSel->takeName(TVI);
5847             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
5848               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
5849             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
5850           }
5851         }
5852       }
5853     }
5854   }
5855
5856   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
5857     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
5858         !isa<Constant>(TrueVal)) {
5859       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
5860         unsigned OpToFold = 0;
5861         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
5862           OpToFold = 1;
5863         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
5864           OpToFold = 2;
5865         }
5866
5867         if (OpToFold) {
5868           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
5869           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
5870           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
5871           // between 0 and 1.
5872           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
5873             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
5874             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
5875             NewSel->takeName(FVI);
5876             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
5877               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
5878             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
5879           }
5880         }
5881       }
5882     }
5883   }
5884
5885   return 0;
5886 }
5887
5888 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
5889 /// ICmpInst as its first operand.
5890 ///
5891 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
5892                                                    ICmpInst *ICI) {
5893   bool Changed = false;
5894   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
5895   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
5896   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
5897   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
5898   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
5899
5900   // Check cases where the comparison is with a constant that
5901   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
5902   // place here, so make sure the select is the only user.
5903   if (ICI->hasOneUse())
5904     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
5905       switch (Pred) {
5906       default: break;
5907       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5908       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
5909         // X < MIN ? T : F  -->  F
5910         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
5911           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5912         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
5913         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
5914         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
5915             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
5916           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5917           CmpRHS = AdjustedRHS;
5918           std::swap(FalseVal, TrueVal);
5919           ICI->setPredicate(Pred);
5920           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
5921           SI.setOperand(1, TrueVal);
5922           SI.setOperand(2, FalseVal);
5923           Changed = true;
5924         }
5925         break;
5926       }
5927       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5928       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
5929         // X > MAX ? T : F  -->  F
5930         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
5931           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5932         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
5933         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
5934         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
5935             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
5936           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5937           CmpRHS = AdjustedRHS;
5938           std::swap(FalseVal, TrueVal);
5939           ICI->setPredicate(Pred);
5940           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
5941           SI.setOperand(1, TrueVal);
5942           SI.setOperand(2, FalseVal);
5943           Changed = true;
5944         }
5945         break;
5946       }
5947       }
5948
5949       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
5950       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
5951       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
5952       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
5953           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
5954         Pred = ICI->getPredicate();
5955       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
5956                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
5957         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
5958       
5959       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
5960         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
5961         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
5962         // cast to integer to avoid the comparison.
5963         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
5964     
5965         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
5966         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
5967         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
5968             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
5969           Value *In = ICI->getOperand(0);
5970           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
5971                                        In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
5972           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
5973                                                         In->getName()+".lobit"),
5974                                    *ICI);
5975           if (In->getType() != SI.getType())
5976             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
5977                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
5978     
5979           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
5980             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
5981                                        In->getName()+".not"), *ICI);
5982     
5983           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
5984         }
5985       }
5986     }
5987
5988   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
5989     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
5990     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
5991       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
5992     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
5993     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
5994       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
5995     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
5996
5997   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
5998     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
5999     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
6000       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6001     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6002     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
6003       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6004     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
6005   }
6006   return Changed ? &SI : 0;
6007 }
6008
6009
6010 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
6011 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
6012 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
6013 /// example, cases like this cannot be mapped:
6014 ///
6015 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
6016 ///   Y = add
6017 ///   Z = select X, Y, 0
6018 ///
6019 /// because Y is not live in BB1/BB2.
6020 ///
6021 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
6022                                                    const SelectInst &SI) {
6023   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
6024   // can always be mapped.
6025   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6026   if (I == 0) return true;
6027   
6028   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
6029   // map the arguments.
6030   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
6031   
6032   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
6033     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
6034       return true;
6035   
6036   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
6037   // defined in a different block, then we can transform it.
6038   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
6039       I->getParent() != CondPHI->getParent())
6040     return true;
6041   
6042   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
6043   // detailed dominator based analysis, punt.
6044   return false;
6045 }
6046
6047 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
6048 ///   SPF2(SPF1(A, B), C) 
6049 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
6050                                         SelectPatternFlavor SPF1,
6051                                         Value *A, Value *B,
6052                                         Instruction &Outer,
6053                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
6054   if (C == A || C == B) {
6055     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
6056     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
6057     if (SPF1 == SPF2)
6058       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
6059     
6060     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
6061     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
6062     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
6063         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
6064         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
6065         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
6066       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
6067   }
6068   
6069   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
6070   return 0;
6071 }
6072
6073
6074
6075
6076 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
6077   Value *CondVal = SI.getCondition();
6078   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
6079   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
6080
6081   // select true, X, Y  -> X
6082   // select false, X, Y -> Y
6083   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
6084     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
6085
6086   // select C, X, X -> X
6087   if (TrueVal == FalseVal)
6088     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6089
6090   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
6091     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6092   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
6093     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6094   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
6095     if (isa<Constant>(TrueVal))
6096       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6097     else
6098       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6099   }
6100
6101   if (SI.getType() == Type::getInt1Ty(SI.getContext())) {
6102     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
6103       if (C->getZExtValue()) {
6104         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
6105         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
6106       } else {
6107         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
6108         Value *NotCond =
6109           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
6110                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6111         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
6112       }
6113     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6114       if (C->getZExtValue() == false) {
6115         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
6116         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
6117       } else {
6118         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
6119         Value *NotCond =
6120           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
6121                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6122         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
6123       }
6124     }
6125     
6126     // select a, b, a  -> a&b
6127     // select a, a, b  -> a|b
6128     if (CondVal == TrueVal)
6129       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
6130     else if (CondVal == FalseVal)
6131       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
6132   }
6133
6134   // Selecting between two integer constants?
6135   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
6136     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6137       // select C, 1, 0 -> zext C to int
6138       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
6139         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
6140       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
6141         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
6142         Value *NotCond =
6143           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
6144                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
6145         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
6146       }
6147
6148       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
6149         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
6150         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
6151         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
6152         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
6153         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
6154           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
6155               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
6156             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
6157               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
6158                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
6159                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
6160                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
6161                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
6162                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
6163                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
6164                 // true or false val is the zero.
6165                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
6166                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6167                 Value *V = ICA;
6168                 if (ShouldNotVal)
6169                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
6170                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
6171                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
6172               }
6173       }
6174     }
6175
6176   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6177   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
6178     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
6179       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
6180       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
6181         // This is not safe in general for floating point:  
6182         // consider X== -0, Y== +0.
6183         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
6184         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
6185         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
6186               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
6187             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
6188              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
6189         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6190       }
6191       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
6192       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
6193         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6194       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
6195
6196     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
6197       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
6198       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
6199         // This is not safe in general for floating point:  
6200         // consider X== -0, Y== +0.
6201         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
6202         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
6203         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
6204               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
6205             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
6206              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
6207           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6208       }
6209       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6210       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
6211         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6212       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
6213     }
6214     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
6215   }
6216
6217   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6218   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
6219     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
6220       return Result;
6221
6222   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
6223     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
6224       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
6225         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
6226
6227         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
6228         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
6229           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
6230             return IV;
6231
6232         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
6233         // even legal for FP.
6234         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6235              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
6236             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
6237              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
6238           AddOp = FI; SubOp = TI;
6239         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6240                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
6241                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
6242                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
6243           AddOp = TI; SubOp = FI;
6244         }
6245
6246         if (AddOp) {
6247           Value *OtherAddOp = 0;
6248           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
6249             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
6250           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
6251             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
6252           }
6253
6254           if (OtherAddOp) {
6255             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
6256             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
6257             Value *NegVal;  // Compute -Z
6258             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
6259               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
6260             } else {
6261               NegVal = InsertNewInstBefore(
6262                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1),
6263                                               "tmp"), SI);
6264             }
6265
6266             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
6267             Value *NewFalseOp = NegVal;
6268             if (AddOp != TI)
6269               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
6270             Instruction *NewSel =
6271               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
6272                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
6273
6274             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6275             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
6276           }
6277         }
6278       }
6279
6280   // See if we can fold the select into one of our operands.
6281   if (SI.getType()->isInteger()) {
6282     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
6283       return FoldI;
6284     
6285     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
6286     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
6287     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
6288     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
6289     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
6290     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
6291       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
6292         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2, 
6293                                           SI, SPF, RHS))
6294           return R;
6295       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
6296         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
6297                                           SI, SPF, LHS))
6298           return R;
6299     }
6300
6301     // TODO.
6302     // ABS(-X) -> ABS(X)
6303     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
6304   }
6305
6306   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
6307   if (isa<PHINode>(SI.getCondition())) 
6308     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
6309     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
6310         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
6311       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
6312         return NV;
6313
6314   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
6315     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
6316     SI.setOperand(1, FalseVal);
6317     SI.setOperand(2, TrueVal);
6318     return &SI;
6319   }
6320
6321   return 0;
6322 }
6323
6324 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
6325 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
6326 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
6327 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
6328 /// their preferred alignment from the beginning.
6329 ///
6330 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
6331                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
6332
6333   User *U = dyn_cast<User>(V);
6334   if (!U) return Align;
6335
6336   switch (Operator::getOpcode(U)) {
6337   default: break;
6338   case Instruction::BitCast:
6339     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
6340   case Instruction::GetElementPtr: {
6341     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
6342     bool AllZeroOperands = true;
6343     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
6344       if (!isa<Constant>(*i) ||
6345           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
6346         AllZeroOperands = false;
6347         break;
6348       }
6349
6350     if (AllZeroOperands) {
6351       // Treat this like a bitcast.
6352       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
6353     }
6354     break;
6355   }
6356   }
6357
6358   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
6359     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
6360     // of the global.
6361     if (!GV->isDeclaration()) {
6362       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
6363         Align = GV->getAlignment();
6364       else {
6365         GV->setAlignment(PrefAlign);
6366         Align = PrefAlign;
6367       }
6368     }
6369   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
6370     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
6371     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
6372       Align = AI->getAlignment();
6373     else {
6374       AI->setAlignment(PrefAlign);
6375       Align = PrefAlign;
6376     }
6377   }
6378
6379   return Align;
6380 }
6381
6382 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
6383 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
6384 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
6385 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
6386 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
6387                                                   unsigned PrefAlign) {
6388   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
6389                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
6390   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
6391   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6392   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
6393   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
6394   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
6395
6396   if (PrefAlign > Align)
6397     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
6398   
6399     // We don't need to make any adjustment.
6400   return Align;
6401 }
6402
6403 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
6404   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
6405   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
6406   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
6407   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
6408
6409   if (CopyAlign < MinAlign) {
6410     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), 
6411                                              MinAlign, false));
6412     return MI;
6413   }
6414   
6415   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
6416   // load/store.
6417   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
6418   if (MemOpLength == 0) return 0;
6419   
6420   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
6421   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
6422   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
6423   // case.
6424   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
6425   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
6426   
6427   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
6428     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
6429   
6430   // Use an integer load+store unless we can find something better.
6431   Type *NewPtrTy =
6432             PointerType::getUnqual(IntegerType::get(MI->getContext(), Size<<3));
6433   
6434   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
6435   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
6436   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
6437   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
6438   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
6439   // integer datatype.
6440   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
6441     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
6442     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
6443       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
6444       // down through these levels if so.
6445       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
6446         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
6447           if (STy->getNumElements() == 1)
6448             SrcETy = STy->getElementType(0);
6449           else
6450             break;
6451         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
6452           if (ATy->getNumElements() == 1)
6453             SrcETy = ATy->getElementType();
6454           else
6455             break;
6456         } else
6457           break;
6458       }
6459       
6460       if (SrcETy->isSingleValueType())
6461         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
6462     }
6463   }
6464   
6465   
6466   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
6467   // infer, use it.
6468   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
6469   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
6470   
6471   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
6472   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
6473   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
6474   InsertNewInstBefore(L, *MI);
6475   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
6476
6477   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
6478   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
6479   return MI;
6480 }
6481
6482 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
6483   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
6484   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
6485     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
6486                                              Alignment, false));
6487     return MI;
6488   }
6489   
6490   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
6491   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
6492   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
6493   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(MI->getContext()))
6494     return 0;
6495   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
6496   Alignment = MI->getAlignment();
6497   
6498   // If the length is zero, this is a no-op
6499   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
6500   
6501   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
6502   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
6503     const Type *ITy = IntegerType::get(MI->getContext(), Len*8);  // n=1 -> i8.
6504     
6505     Value *Dest = MI->getDest();
6506     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
6507
6508     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
6509     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
6510     
6511     // Extract the fill value and store.
6512     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
6513     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
6514                                       Dest, false, Alignment), *MI);
6515     
6516     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
6517     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
6518     return MI;
6519   }
6520
6521   return 0;
6522 }
6523
6524
6525 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
6526 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
6527 /// the heavy lifting.
6528 ///
6529 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
6530   if (isFreeCall(&CI))
6531     return visitFree(CI);
6532
6533   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
6534   // callee isn't.
6535   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
6536       !CI.doesNotThrow()) {
6537     CI.setDoesNotThrow();
6538     return &CI;
6539   }
6540   
6541   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
6542   if (!II) return visitCallSite(&CI);
6543   
6544   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
6545   // visitCallSite.
6546   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
6547     bool Changed = false;
6548
6549     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
6550     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
6551       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
6552
6553       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
6554         if (CI->getZExtValue() == 1) {
6555           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
6556           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
6557           // alignment is sufficient.
6558         }
6559     }
6560
6561     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
6562     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
6563     // into a call to memcpy.
6564     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
6565       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
6566         if (GVSrc->isConstant()) {
6567           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
6568           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
6569           const Type *Tys[1];
6570           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
6571           CI.setOperand(0, 
6572                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
6573           Changed = true;
6574         }
6575     }
6576
6577     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) {
6578       // memmove(x,x,size) -> noop.
6579       if (MTI->getSource() == MTI->getDest())
6580         return EraseInstFromFunction(CI);
6581     }
6582
6583     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
6584     // set, update the alignment.
6585     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
6586       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
6587         return I;
6588     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
6589       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
6590         return I;
6591     }
6592           
6593     if (Changed) return II;
6594   }
6595   
6596   switch (II->getIntrinsicID()) {
6597   default: break;
6598   case Intrinsic::bswap:
6599     // bswap(bswap(x)) -> x
6600     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
6601       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
6602         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
6603       
6604     // bswap(trunc(bswap(x))) -> trunc(lshr(x, c))
6605     if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(II->getOperand(1))) {
6606       if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(TI->getOperand(0)))
6607         if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6608           unsigned C = Operand->getType()->getPrimitiveSizeInBits() -
6609                        TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6610           Value *CV = ConstantInt::get(Operand->getType(), C);
6611           Value *V = Builder->CreateLShr(Operand->getOperand(1), CV);
6612           return new TruncInst(V, TI->getType());
6613         }
6614     }
6615       
6616     break;
6617   case Intrinsic::powi:
6618     if (ConstantInt *Power = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
6619       // powi(x, 0) -> 1.0
6620       if (Power->isZero())
6621         return ReplaceInstUsesWith(CI, ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0));
6622       // powi(x, 1) -> x
6623       if (Power->isOne())
6624         return ReplaceInstUsesWith(CI, II->getOperand(1));
6625       // powi(x, -1) -> 1/x
6626       if (Power->isAllOnesValue())
6627         return BinaryOperator::CreateFDiv(ConstantFP::get(CI.getType(), 1.0),
6628                                           II->getOperand(1));
6629     }
6630     break;
6631       
6632   case Intrinsic::uadd_with_overflow: {
6633     Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
6634     const IntegerType *IT = cast<IntegerType>(II->getOperand(1)->getType());
6635     uint32_t BitWidth = IT->getBitWidth();
6636     APInt Mask = APInt::getSignBit(BitWidth);
6637     APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
6638     APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
6639     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
6640     bool LHSKnownNegative = LHSKnownOne[BitWidth - 1];
6641     bool LHSKnownPositive = LHSKnownZero[BitWidth - 1];
6642
6643     if (LHSKnownNegative || LHSKnownPositive) {
6644       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
6645       APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
6646       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
6647       bool RHSKnownNegative = RHSKnownOne[BitWidth - 1];
6648       bool RHSKnownPositive = RHSKnownZero[BitWidth - 1];
6649       if (LHSKnownNegative && RHSKnownNegative) {
6650         // The sign bit is set in both cases: this MUST overflow.
6651         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
6652         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS, "", &CI);
6653         Worklist.Add(Add);
6654         Constant *V[] = {
6655           UndefValue::get(LHS->getType()),ConstantInt::getTrue(II->getContext())
6656         };
6657         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
6658         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
6659       }
6660       
6661       if (LHSKnownPositive && RHSKnownPositive) {
6662         // The sign bit is clear in both cases: this CANNOT overflow.
6663         // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
6664         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateNUWAdd(LHS, RHS, "", &CI);
6665         Worklist.Add(Add);
6666         Constant *V[] = {
6667           UndefValue::get(LHS->getType()),
6668           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
6669         };
6670         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
6671         return InsertValueInst::Create(Struct, Add, 0);
6672       }
6673     }
6674   }
6675   // FALL THROUGH uadd into sadd
6676   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
6677     // Canonicalize constants into the RHS.
6678     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
6679         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
6680       Value *LHS = II->getOperand(1);
6681       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
6682       II->setOperand(2, LHS);
6683       return II;
6684     }
6685
6686     // X + undef -> undef
6687     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
6688       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
6689       
6690     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
6691       // X + 0 -> {X, false}
6692       if (RHS->isZero()) {
6693         Constant *V[] = {
6694           UndefValue::get(II->getOperand(0)->getType()),
6695           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
6696         };
6697         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
6698         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
6699       }
6700     }
6701     break;
6702   case Intrinsic::usub_with_overflow:
6703   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
6704     // undef - X -> undef
6705     // X - undef -> undef
6706     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(1)) ||
6707         isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
6708       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
6709       
6710     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
6711       // X - 0 -> {X, false}
6712       if (RHS->isZero()) {
6713         Constant *V[] = {
6714           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
6715           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
6716         };
6717         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
6718         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
6719       }
6720     }
6721     break;
6722   case Intrinsic::umul_with_overflow:
6723   case Intrinsic::smul_with_overflow:
6724     // Canonicalize constants into the RHS.
6725     if (isa<Constant>(II->getOperand(1)) &&
6726         !isa<Constant>(II->getOperand(2))) {
6727       Value *LHS = II->getOperand(1);
6728       II->setOperand(1, II->getOperand(2));
6729       II->setOperand(2, LHS);
6730       return II;
6731     }
6732
6733     // X * undef -> undef
6734     if (isa<UndefValue>(II->getOperand(2)))
6735       return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(II->getType()));
6736       
6737     if (ConstantInt *RHSI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))) {
6738       // X*0 -> {0, false}
6739       if (RHSI->isZero())
6740         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(II->getType()));
6741       
6742       // X * 1 -> {X, false}
6743       if (RHSI->equalsInt(1)) {
6744         Constant *V[] = {
6745           UndefValue::get(II->getOperand(1)->getType()),
6746           ConstantInt::getFalse(II->getContext())
6747         };
6748         Constant *Struct = ConstantStruct::get(II->getContext(), V, 2, false);
6749         return InsertValueInst::Create(Struct, II->getOperand(1), 0);
6750       }
6751     }
6752     break;
6753   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
6754   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
6755   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
6756   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
6757   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
6758     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
6759     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
6760     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
6761       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
6762                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
6763       return new LoadInst(Ptr);
6764     }
6765     break;
6766   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
6767   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
6768     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
6769     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
6770       const Type *OpPtrTy = 
6771         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
6772       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
6773       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
6774     }
6775     break;
6776   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
6777   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
6778   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
6779     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
6780     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
6781       const Type *OpPtrTy = 
6782         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
6783       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
6784       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
6785     }
6786     break;
6787     
6788   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
6789     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
6790     // we can simplify the input based on that, do so now.
6791     unsigned VWidth =
6792       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
6793     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
6794     APInt UndefElts(VWidth, 0);
6795     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
6796                                               UndefElts)) {
6797       II->setOperand(1, V);
6798       return II;
6799     }
6800     break;
6801   }
6802     
6803   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
6804     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
6805     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
6806       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
6807       
6808       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
6809       bool AllEltsOk = true;
6810       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
6811         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
6812             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
6813           AllEltsOk = false;
6814           break;
6815         }
6816       }
6817       
6818       if (AllEltsOk) {
6819         // Cast the input vectors to byte vectors.
6820         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
6821         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
6822         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
6823         
6824         // Only extract each element once.
6825         Value *ExtractedElts[32];
6826         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
6827         
6828         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
6829           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
6830             continue;
6831           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
6832           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
6833           
6834           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
6835             ExtractedElts[Idx] = 
6836               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1, 
6837                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(II->getContext()),
6838                                    Idx&15, false), "tmp");
6839           }
6840         
6841           // Insert this value into the result vector.
6842           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
6843                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(II->getContext()),
6844                                           i, false), "tmp");
6845         }
6846         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
6847       }
6848     }
6849     break;
6850
6851   case Intrinsic::stackrestore: {
6852     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
6853     // happen when variable allocas are DCE'd.
6854     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
6855       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
6856         BasicBlock::iterator BI = SS;
6857         if (&*++BI == II)
6858           return EraseInstFromFunction(CI);
6859       }
6860     }
6861     
6862     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
6863     // same block without an intervening call/alloca.
6864     BasicBlock::iterator BI = II;
6865     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
6866     bool CannotRemove = false;
6867     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
6868       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
6869         CannotRemove = true;
6870         break;
6871       }
6872       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
6873         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
6874           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
6875           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
6876             return EraseInstFromFunction(CI);
6877           // Otherwise, ignore the intrinsic.
6878         } else {
6879           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
6880           // restore.
6881           CannotRemove = true;
6882           break;
6883         }
6884       }
6885     }
6886     
6887     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
6888     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
6889     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
6890       return EraseInstFromFunction(CI);
6891     break;
6892   }
6893   }
6894
6895   return visitCallSite(II);
6896 }
6897
6898 // InvokeInst simplification
6899 //
6900 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
6901   return visitCallSite(&II);
6902 }
6903
6904 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
6905 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
6906 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
6907                                          const CastInst * const CI,
6908                                          const TargetData * const TD,
6909                                          const int ix) {
6910   if (!CI->isLosslessCast())
6911     return false;
6912
6913   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
6914   // can't change to a type with a different size.  If the size were
6915   // passed explicitly we could avoid this check.
6916   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
6917     return true;
6918
6919   const Type* SrcTy = 
6920             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
6921   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
6922   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
6923     return false;
6924   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
6925     return false;
6926   return true;
6927 }
6928
6929 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
6930 //
6931 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
6932   bool Changed = false;
6933
6934   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
6935   // to the arguments of the call/invoke.
6936   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
6937
6938   Value *Callee = CS.getCalledValue();
6939
6940   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
6941     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
6942       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
6943       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
6944       // be unreachable, as the call is undefined.
6945       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()),
6946                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(Callee->getContext())), 
6947                                   OldCall);
6948       // If OldCall dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
6949       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
6950       if (!OldCall->getType()->isVoidTy())
6951         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
6952       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
6953         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
6954       return 0;
6955     }
6956
6957   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
6958     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
6959     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
6960     // that we can't modify the CFG here.
6961     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()),
6962                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(Callee->getContext())),
6963                   CS.getInstruction());
6964
6965     // If CS dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
6966     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
6967     if (!CS.getInstruction()->getType()->isVoidTy())
6968       CS.getInstruction()->
6969         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
6970
6971     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
6972       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
6973       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
6974                          ConstantInt::getTrue(Callee->getContext()), II);
6975     }
6976     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
6977   }
6978
6979   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
6980     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
6981       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
6982         return transformCallThroughTrampoline(CS);
6983
6984   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
6985   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
6986   if (FTy->isVarArg()) {
6987     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
6988     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
6989     // the call.
6990     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
6991            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
6992       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
6993       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
6994         *I = CI->getOperand(0);
6995         Changed = true;
6996       }
6997     }
6998   }
6999
7000   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
7001     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
7002     CS.setDoesNotThrow();
7003     Changed = true;
7004   }
7005
7006   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7007 }
7008
7009 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7010 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7011 //
7012 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7013   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7014   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7015   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7016       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7017     return false;
7018   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7019   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7020   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
7021
7022   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7023   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7024   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7025   //
7026   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7027   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7028   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
7029
7030   if (isa<StructType>(NewRetTy))
7031     return false; // TODO: Handle multiple return values.
7032
7033   // Check to see if we are changing the return type...
7034   if (OldRetTy != NewRetTy) {
7035     if (Callee->isDeclaration() &&
7036         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
7037         // a pointer to an integer of the same size.
7038         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
7039            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
7040           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
7041            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
7042       return false;   // Cannot transform this return value.
7043
7044     if (!Caller->use_empty() &&
7045         // void -> non-void is handled specially
7046         !NewRetTy->isVoidTy() && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
7047       return false;   // Cannot transform this return value.
7048
7049     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
7050       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
7051       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
7052         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
7053     }
7054
7055     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7056     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7057     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7058     // the critical edge).  Bail out in this case.
7059     if (!Caller->use_empty())
7060       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7061         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7062              UI != E; ++UI)
7063           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7064             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7065                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7066               return false;
7067   }
7068
7069   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7070   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7071
7072   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7073   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7074     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7075     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7076
7077     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
7078       return false;   // Cannot transform this parameter value.
7079
7080     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
7081         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
7082       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
7083
7084     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
7085     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
7086     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7087       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
7088       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
7089               (isa<PointerType>(ActTy) ||
7090               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
7091     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7092   }
7093
7094   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7095       Callee->isDeclaration())
7096     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
7097
7098   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
7099       !CallerPAL.isEmpty())
7100     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
7101     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
7102     // that are compatible with being a vararg call argument.
7103     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
7104       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
7105         break;
7106       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
7107       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
7108         return false;
7109     }
7110
7111   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7112   // inserting cast instructions as necessary...
7113   std::vector<Value*> Args;
7114   Args.reserve(NumActualArgs);
7115   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
7116   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
7117
7118   // Get any return attributes.
7119   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
7120
7121   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
7122   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
7123   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
7124
7125   // Add the new return attributes.
7126   if (RAttrs)
7127     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
7128
7129   AI = CS.arg_begin();
7130   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7131     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7132     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7133       Args.push_back(*AI);
7134     } else {
7135       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7136           false, ParamTy, false);
7137       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
7138     }
7139
7140     // Add any parameter attributes.
7141     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
7142       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
7143   }
7144
7145   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7146   // now.
7147   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7148     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7149
7150   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
7151   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
7152     if (!FT->isVarArg()) {
7153       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
7154              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7155     } else {
7156       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
7157       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7158         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7159         if (PTy != (*AI)->getType()) {
7160           // Must promote to pass through va_arg area!
7161           Instruction::CastOps opcode =
7162             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
7163           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
7164         } else {
7165           Args.push_back(*AI);
7166         }
7167
7168         // Add any parameter attributes.
7169         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
7170           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
7171       }
7172     }
7173   }
7174
7175   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
7176     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
7177
7178   if (NewRetTy->isVoidTy())
7179     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
7180
7181   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
7182                                                      attrVec.end());
7183
7184   Instruction *NC;
7185   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7186     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7187                             Args.begin(), Args.end(),
7188                             Caller->getName(), Caller);
7189     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7190     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
7191   } else {
7192     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
7193                           Caller->getName(), Caller);
7194     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
7195     if (CI->isTailCall())
7196       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
7197     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
7198     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
7199   }
7200
7201   // Insert a cast of the return type as necessary.
7202   Value *NV = NC;
7203   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
7204     if (!NV->getType()->isVoidTy()) {
7205       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
7206                                                             OldRetTy, false);
7207       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
7208
7209       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
7210       // non-phi, instruction in the normal successor block.
7211       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7212         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
7213         InsertNewInstBefore(NC, *I);
7214       } else {
7215         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
7216         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
7217       }
7218       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
7219     } else {
7220       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
7221     }
7222   }
7223
7224
7225   if (!Caller->use_empty())
7226     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
7227   
7228   EraseInstFromFunction(*Caller);
7229   return true;
7230 }
7231
7232 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
7233 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
7234 //
7235 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
7236   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7237   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7238   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7239   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
7240
7241   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
7242   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
7243   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
7244     return 0;
7245
7246   IntrinsicInst *Tramp =
7247     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
7248
7249   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
7250   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
7251   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
7252
7253   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
7254   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
7255     unsigned NestIdx = 1;
7256     const Type *NestTy = 0;
7257     Attributes NestAttr = Attribute::None;
7258
7259     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
7260     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
7261          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
7262       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
7263         // Record the parameter type and any other attributes.
7264         NestTy = *I;
7265         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
7266         break;
7267       }
7268
7269     if (NestTy) {
7270       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7271       std::vector<Value*> NewArgs;
7272       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
7273
7274       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
7275       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
7276
7277       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
7278       // mean appending it.  Likewise for attributes.
7279
7280       // Add any result attributes.
7281       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
7282         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
7283
7284       {
7285         unsigned Idx = 1;
7286         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
7287         do {
7288           if (Idx == NestIdx) {
7289             // Add the chain argument and attributes.
7290             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
7291             if (NestVal->getType() != NestTy)
7292               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
7293             NewArgs.push_back(NestVal);
7294             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
7295           }
7296
7297           if (I == E)
7298             break;
7299
7300           // Add the original argument and attributes.
7301           NewArgs.push_back(*I);
7302           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
7303             NewAttrs.push_back
7304               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
7305
7306           ++Idx, ++I;
7307         } while (1);
7308       }
7309
7310       // Add any function attributes.
7311       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
7312         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
7313
7314       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
7315       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
7316       // with the chain parameter inserted.
7317
7318       std::vector<const Type*> NewTypes;
7319       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
7320
7321       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
7322       // mean appending it.
7323       {
7324         unsigned Idx = 1;
7325         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
7326           E = FTy->param_end();
7327
7328         do {
7329           if (Idx == NestIdx)
7330             // Add the chain's type.
7331             NewTypes.push_back(NestTy);
7332
7333           if (I == E)
7334             break;
7335
7336           // Add the original type.
7337           NewTypes.push_back(*I);
7338
7339           ++Idx, ++I;
7340         } while (1);
7341       }
7342
7343       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
7344       // code sort out any function type mismatches.
7345       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, 
7346                                                 FTy->isVarArg());
7347       Constant *NewCallee =
7348         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
7349         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, 
7350                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
7351       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
7352                                                    NewAttrs.end());
7353
7354       Instruction *NewCaller;
7355       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7356         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
7357                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7358                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
7359                                        Caller->getName(), Caller);
7360         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7361         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
7362       } else {
7363         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
7364                                      Caller->getName(), Caller);
7365         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
7366           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
7367         cast<CallInst>(NewCaller)->
7368           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
7369         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
7370       }
7371       if (!Caller->getType()->isVoidTy())
7372         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
7373       Caller->eraseFromParent();
7374       Worklist.Remove(Caller);
7375       return 0;
7376     }
7377   }
7378
7379   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
7380   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
7381   // code sort out any function type mismatches.
7382   Constant *NewCallee =
7383     NestF->getType() == PTy ? NestF : 
7384                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
7385   CS.setCalledFunction(NewCallee);
7386   return CS.getInstruction();
7387 }
7388
7389 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(a,c)]
7390 /// and if a/b/c and the add's all have a single use, turn this into a phi
7391 /// and a single binop.
7392 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7393   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7394   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
7395   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
7396   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
7397   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
7398     
7399   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
7400   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
7401   
7402   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
7403   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
7404     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7405     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
7406         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
7407         // types or GEP's with different index types.
7408         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
7409         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
7410       return 0;
7411
7412     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
7413     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
7414       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
7415           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
7416         return 0;
7417     
7418     // Keep track of which operand needs a phi node.
7419     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
7420     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
7421   }
7422
7423   // If both LHS and RHS would need a PHI, don't do this transformation,
7424   // because it would increase the number of PHIs entering the block,
7425   // which leads to higher register pressure. This is especially
7426   // bad when the PHIs are in the header of a loop.
7427   if (!LHSVal && !RHSVal)
7428     return 0;
7429   
7430   // Otherwise, this is safe to transform!
7431   
7432   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
7433   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
7434   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
7435   if (LHSVal == 0) {
7436     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
7437                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
7438     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7439     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
7440     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
7441     LHSVal = NewLHS;
7442   }
7443   
7444   if (RHSVal == 0) {
7445     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
7446                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
7447     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7448     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
7449     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
7450     RHSVal = NewRHS;
7451   }
7452   
7453   // Add all operands to the new PHIs.
7454   if (NewLHS || NewRHS) {
7455     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7456       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7457       if (NewLHS) {
7458         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
7459         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
7460       }
7461       if (NewRHS) {
7462         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
7463         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
7464       }
7465     }
7466   }
7467     
7468   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7469     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
7470   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
7471   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
7472                          LHSVal, RHSVal);
7473 }
7474
7475 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
7476   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
7477   
7478   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
7479                                         FirstInst->op_end());
7480   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
7481   // constants.
7482   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
7483
7484   // We don't want to replace this phi if the replacement would require
7485   // more than one phi, which leads to higher register pressure. This is
7486   // especially bad when the PHIs are in the header of a loop.
7487   bool NeededPhi = false;
7488   
7489   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
7490   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
7491     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
7492     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
7493       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
7494       return 0;
7495
7496     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
7497     if (AllBasePointersAreAllocas &&
7498         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
7499          !GEP->hasAllConstantIndices()))
7500       AllBasePointersAreAllocas = false;
7501     
7502     // Compare the operand lists.
7503     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
7504       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
7505         continue;
7506       
7507       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
7508       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
7509       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
7510       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
7511       // for struct indices, which must always be constant.
7512       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
7513           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
7514         return 0;
7515       
7516       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
7517         return 0;
7518
7519       // If we already needed a PHI for an earlier operand, and another operand
7520       // also requires a PHI, we'd be introducing more PHIs than we're
7521       // eliminating, which increases register pressure on entry to the PHI's
7522       // block.
7523       if (NeededPhi)
7524         return 0;
7525
7526       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
7527       NeededPhi = true;
7528     }
7529   }
7530   
7531   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
7532   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
7533   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
7534   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
7535   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
7536   // which can usually all be folded into the load.
7537   if (AllBasePointersAreAllocas)
7538     return 0;
7539   
7540   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
7541   // that is variable.
7542   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
7543   
7544   bool HasAnyPHIs = false;
7545   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
7546     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
7547     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
7548     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
7549                                      FirstOp->getName()+".pn");
7550     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
7551     
7552     NewPN->reserveOperandSpace(e);
7553     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
7554     OperandPhis[i] = NewPN;
7555     FixedOperands[i] = NewPN;
7556     HasAnyPHIs = true;
7557   }
7558
7559   
7560   // Add all operands to the new PHIs.
7561   if (HasAnyPHIs) {
7562     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7563       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
7564       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
7565       
7566       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
7567         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
7568           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
7569     }
7570   }
7571   
7572   Value *Base = FixedOperands[0];
7573   return cast<GEPOperator>(FirstInst)->isInBounds() ?
7574     GetElementPtrInst::CreateInBounds(Base, FixedOperands.begin()+1,
7575                                       FixedOperands.end()) :
7576     GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
7577                               FixedOperands.end());
7578 }
7579
7580
7581 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
7582 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
7583 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
7584 /// the end of the block it is in.
7585 ///
7586 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
7587 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
7588 /// to a register.
7589 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
7590   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
7591   
7592   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
7593     if (BBI->mayWriteToMemory())
7594       return false;
7595   
7596   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
7597   // profitable to do this xform.
7598   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
7599     bool isAddressTaken = false;
7600     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
7601          UI != E; ++UI) {
7602       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
7603       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
7604         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
7605         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
7606       }
7607       isAddressTaken = true;
7608       break;
7609     }
7610     
7611     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
7612       return false;
7613   }
7614   
7615   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
7616   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
7617   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
7618   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
7619   // do a shared load from register in the successor.
7620   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
7621     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
7622       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
7623         return false;
7624   
7625   return true;
7626 }
7627
7628 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN) {
7629   LoadInst *FirstLI = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(0));
7630   
7631   // When processing loads, we need to propagate two bits of information to the
7632   // sunk load: whether it is volatile, and what its alignment is.  We currently
7633   // don't sink loads when some have their alignment specified and some don't.
7634   // visitLoadInst will propagate an alignment onto the load when TD is around,
7635   // and if TD isn't around, we can't handle the mixed case.
7636   bool isVolatile = FirstLI->isVolatile();
7637   unsigned LoadAlignment = FirstLI->getAlignment();
7638   
7639   // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
7640   // load and the PHI.
7641   if (FirstLI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
7642       !isSafeAndProfitableToSinkLoad(FirstLI))
7643     return 0;
7644   
7645   // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
7646   // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
7647   // the path through the other successor.
7648   if (isVolatile && 
7649       FirstLI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
7650     return 0;
7651   
7652   // Check to see if all arguments are the same operation.
7653   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7654     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i));
7655     if (!LI || !LI->hasOneUse())
7656       return 0;
7657     
7658     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
7659     // the load and the PHI.
7660     if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
7661         LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
7662         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
7663       return 0;
7664       
7665     // If some of the loads have an alignment specified but not all of them,
7666     // we can't do the transformation.
7667     if ((LoadAlignment != 0) != (LI->getAlignment() != 0))
7668       return 0;
7669     
7670     LoadAlignment = std::min(LoadAlignment, LI->getAlignment());
7671     
7672     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
7673     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
7674     // the path through the other successor.
7675     if (isVolatile &&
7676         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
7677       return 0;
7678   }
7679   
7680   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
7681   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
7682   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstLI->getOperand(0)->getType(),
7683                                    PN.getName()+".in");
7684   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7685   
7686   Value *InVal = FirstLI->getOperand(0);
7687   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
7688   
7689   // Add all operands to the new PHI.
7690   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7691     Value *NewInVal = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7692     if (NewInVal != InVal)
7693       InVal = 0;
7694     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
7695   }
7696   
7697   Value *PhiVal;
7698   if (InVal) {
7699     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
7700     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
7701     PhiVal = InVal;
7702     delete NewPN;
7703   } else {
7704     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
7705     PhiVal = NewPN;
7706   }
7707   
7708   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
7709   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
7710   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
7711   if (isVolatile)
7712     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7713       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
7714   
7715   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile, LoadAlignment);
7716 }
7717
7718
7719
7720 /// FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
7721 /// operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
7722 /// inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
7723 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7724   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7725
7726   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst))
7727     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
7728   if (isa<LoadInst>(FirstInst))
7729     return FoldPHIArgLoadIntoPHI(PN);
7730   
7731   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
7732   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
7733   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
7734   // code size and simplifying code.
7735   Constant *ConstantOp = 0;
7736   const Type *CastSrcTy = 0;
7737   
7738   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
7739     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
7740
7741     // Be careful about transforming integer PHIs.  We don't want to pessimize
7742     // the code by turning an i32 into an i1293.
7743     if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && isa<IntegerType>(CastSrcTy)) {
7744       if (!ShouldChangeType(PN.getType(), CastSrcTy, TD))
7745         return 0;
7746     }
7747   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
7748     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
7749     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
7750     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
7751     if (ConstantOp == 0)
7752       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7753   } else {
7754     return 0;  // Cannot fold this operation.
7755   }
7756
7757   // Check to see if all arguments are the same operation.
7758   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7759     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7760     if (I == 0 || !I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
7761       return 0;
7762     if (CastSrcTy) {
7763       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
7764         return 0;  // Cast operation must match.
7765     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
7766       return 0;
7767     }
7768   }
7769
7770   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
7771   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
7772   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
7773                                    PN.getName()+".in");
7774   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7775
7776   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
7777   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
7778
7779   // Add all operands to the new PHI.
7780   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7781     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7782     if (NewInVal != InVal)
7783       InVal = 0;
7784     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
7785   }
7786
7787   Value *PhiVal;
7788   if (InVal) {
7789     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
7790     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
7791     PhiVal = InVal;
7792     delete NewPN;
7793   } else {
7794     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
7795     PhiVal = NewPN;
7796   }
7797
7798   // Insert and return the new operation.
7799   if (CastInst *FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
7800     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
7801   
7802   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7803     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
7804   
7805   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
7806   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
7807                          PhiVal, ConstantOp);
7808 }
7809
7810 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
7811 /// that is dead.
7812 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
7813                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
7814   if (PN->use_empty()) return true;
7815   if (!PN->hasOneUse()) return false;
7816
7817   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
7818   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
7819     return true;
7820   
7821   // Don't scan crazily complex things.
7822   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
7823     return false;
7824
7825   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
7826     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
7827
7828   return false;
7829 }
7830
7831 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
7832 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
7833 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
7834 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
7835                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
7836   // See if we already saw this PHI node.
7837   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
7838     return true;
7839   
7840   // Don't scan crazily complex things.
7841   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
7842     return false;
7843  
7844   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
7845   // the value.
7846   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7847     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
7848     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
7849       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
7850         return false;
7851     } else if (Op != NonPhiInVal)
7852       return false;
7853   }
7854   
7855   return true;
7856 }
7857
7858
7859 namespace {
7860 struct PHIUsageRecord {
7861   unsigned PHIId;     // The ID # of the PHI (something determinstic to sort on)
7862   unsigned Shift;     // The amount shifted.
7863   Instruction *Inst;  // The trunc instruction.
7864   
7865   PHIUsageRecord(unsigned pn, unsigned Sh, Instruction *User)
7866     : PHIId(pn), Shift(Sh), Inst(User) {}
7867   
7868   bool operator<(const PHIUsageRecord &RHS) const {
7869     if (PHIId < RHS.PHIId) return true;
7870     if (PHIId > RHS.PHIId) return false;
7871     if (Shift < RHS.Shift) return true;
7872     if (Shift > RHS.Shift) return false;
7873     return Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
7874            RHS.Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7875   }
7876 };
7877   
7878 struct LoweredPHIRecord {
7879   PHINode *PN;        // The PHI that was lowered.
7880   unsigned Shift;     // The amount shifted.
7881   unsigned Width;     // The width extracted.
7882   
7883   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh, const Type *Ty)
7884     : PN(pn), Shift(Sh), Width(Ty->getPrimitiveSizeInBits()) {}
7885   
7886   // Ctor form used by DenseMap.
7887   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh)
7888     : PN(pn), Shift(Sh), Width(0) {}
7889 };
7890 }
7891
7892 namespace llvm {
7893   template<>
7894   struct DenseMapInfo<LoweredPHIRecord> {
7895     static inline LoweredPHIRecord getEmptyKey() {
7896       return LoweredPHIRecord(0, 0);
7897     }
7898     static inline LoweredPHIRecord getTombstoneKey() {
7899       return LoweredPHIRecord(0, 1);
7900     }
7901     static unsigned getHashValue(const LoweredPHIRecord &Val) {
7902       return DenseMapInfo<PHINode*>::getHashValue(Val.PN) ^ (Val.Shift>>3) ^
7903              (Val.Width>>3);
7904     }
7905     static bool isEqual(const LoweredPHIRecord &LHS,
7906                         const LoweredPHIRecord &RHS) {
7907       return LHS.PN == RHS.PN && LHS.Shift == RHS.Shift &&
7908              LHS.Width == RHS.Width;
7909     }
7910   };
7911   template <>
7912   struct isPodLike<LoweredPHIRecord> { static const bool value = true; };
7913 }
7914
7915
7916 /// SliceUpIllegalIntegerPHI - This is an integer PHI and we know that it has an
7917 /// illegal type: see if it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If
7918 /// so, we split the PHI into the various pieces being extracted.  This sort of
7919 /// thing is introduced when SROA promotes an aggregate to large integer values.
7920 ///
7921 /// TODO: The user of the trunc may be an bitcast to float/double/vector or an
7922 /// inttoptr.  We should produce new PHIs in the right type.
7923 ///
7924 Instruction *InstCombiner::SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &FirstPhi) {
7925   // PHIUsers - Keep track of all of the truncated values extracted from a set
7926   // of PHIs, along with their offset.  These are the things we want to rewrite.
7927   SmallVector<PHIUsageRecord, 16> PHIUsers;
7928   
7929   // PHIs are often mutually cyclic, so we keep track of a whole set of PHI
7930   // nodes which are extracted from. PHIsToSlice is a set we use to avoid
7931   // revisiting PHIs, PHIsInspected is a ordered list of PHIs that we need to
7932   // check the uses of (to ensure they are all extracts).
7933   SmallVector<PHINode*, 8> PHIsToSlice;
7934   SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIsInspected;
7935   
7936   PHIsToSlice.push_back(&FirstPhi);
7937   PHIsInspected.insert(&FirstPhi);
7938   
7939   for (unsigned PHIId = 0; PHIId != PHIsToSlice.size(); ++PHIId) {
7940     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
7941     
7942     // Scan the input list of the PHI.  If any input is an invoke, and if the
7943     // input is defined in the predecessor, then we won't be split the critical
7944     // edge which is required to insert a truncate.  Because of this, we have to
7945     // bail out.
7946     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7947       InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(PN->getIncomingValue(i));
7948       if (II == 0) continue;
7949       if (II->getParent() != PN->getIncomingBlock(i))
7950         continue;
7951      
7952       // If we have a phi, and if it's directly in the predecessor, then we have
7953       // a critical edge where we need to put the truncate.  Since we can't
7954       // split the edge in instcombine, we have to bail out.
7955       return 0;
7956     }
7957       
7958     
7959     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
7960          UI != E; ++UI) {
7961       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
7962       
7963       // If the user is a PHI, inspect its uses recursively.
7964       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
7965         if (PHIsInspected.insert(UserPN))
7966           PHIsToSlice.push_back(UserPN);
7967         continue;
7968       }
7969       
7970       // Truncates are always ok.
7971       if (isa<TruncInst>(User)) {
7972         PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, 0, User));
7973         continue;
7974       }
7975       
7976       // Otherwise it must be a lshr which can only be used by one trunc.
7977       if (User->getOpcode() != Instruction::LShr ||
7978           !User->hasOneUse() || !isa<TruncInst>(User->use_back()) ||
7979           !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
7980         return 0;
7981       
7982       unsigned Shift = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getZExtValue();
7983       PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, Shift, User->use_back()));
7984     }
7985   }
7986   
7987   // If we have no users, they must be all self uses, just nuke the PHI.
7988   if (PHIUsers.empty())
7989     return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, UndefValue::get(FirstPhi.getType()));
7990   
7991   // If this phi node is transformable, create new PHIs for all the pieces
7992   // extracted out of it.  First, sort the users by their offset and size.
7993   array_pod_sort(PHIUsers.begin(), PHIUsers.end());
7994   
7995   DEBUG(errs() << "SLICING UP PHI: " << FirstPhi << '\n';
7996             for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
7997               errs() << "AND USER PHI #" << i << ": " << *PHIsToSlice[i] <<'\n';
7998         );
7999   
8000   // PredValues - This is a temporary used when rewriting PHI nodes.  It is
8001   // hoisted out here to avoid construction/destruction thrashing.
8002   DenseMap<BasicBlock*, Value*> PredValues;
8003   
8004   // ExtractedVals - Each new PHI we introduce is saved here so we don't
8005   // introduce redundant PHIs.
8006   DenseMap<LoweredPHIRecord, PHINode*> ExtractedVals;
8007   
8008   for (unsigned UserI = 0, UserE = PHIUsers.size(); UserI != UserE; ++UserI) {
8009     unsigned PHIId = PHIUsers[UserI].PHIId;
8010     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
8011     unsigned Offset = PHIUsers[UserI].Shift;
8012     const Type *Ty = PHIUsers[UserI].Inst->getType();
8013     
8014     PHINode *EltPHI;
8015     
8016     // If we've already lowered a user like this, reuse the previously lowered
8017     // value.
8018     if ((EltPHI = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)]) == 0) {
8019       
8020       // Otherwise, Create the new PHI node for this user.
8021       EltPHI = PHINode::Create(Ty, PN->getName()+".off"+Twine(Offset), PN);
8022       assert(EltPHI->getType() != PN->getType() &&
8023              "Truncate didn't shrink phi?");
8024     
8025       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8026         BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
8027         Value *&PredVal = PredValues[Pred];
8028         
8029         // If we already have a value for this predecessor, reuse it.
8030         if (PredVal) {
8031           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
8032           continue;
8033         }
8034
8035         // Handle the PHI self-reuse case.
8036         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
8037         if (InVal == PN) {
8038           PredVal = EltPHI;
8039           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
8040           continue;
8041         }
8042         
8043         if (PHINode *InPHI = dyn_cast<PHINode>(PN)) {
8044           // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we
8045           // already rewrote it, just use the lowered value.
8046           if (Value *Res = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(InPHI, Offset, Ty)]) {
8047             PredVal = Res;
8048             EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
8049             continue;
8050           }
8051         }
8052         
8053         // Otherwise, do an extract in the predecessor.
8054         Builder->SetInsertPoint(Pred, Pred->getTerminator());
8055         Value *Res = InVal;
8056         if (Offset)
8057           Res = Builder->CreateLShr(Res, ConstantInt::get(InVal->getType(),
8058                                                           Offset), "extract");
8059         Res = Builder->CreateTrunc(Res, Ty, "extract.t");
8060         PredVal = Res;
8061         EltPHI->addIncoming(Res, Pred);
8062         
8063         // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we are
8064         // rewriting, we will ultimately delete the code we inserted.  This
8065         // means we need to revisit that PHI to make sure we extract out the
8066         // needed piece.
8067         if (PHINode *OldInVal = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValue(i)))
8068           if (PHIsInspected.count(OldInVal)) {
8069             unsigned RefPHIId = std::find(PHIsToSlice.begin(),PHIsToSlice.end(),
8070                                           OldInVal)-PHIsToSlice.begin();
8071             PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(RefPHIId, Offset, 
8072                                               cast<Instruction>(Res)));
8073             ++UserE;
8074           }
8075       }
8076       PredValues.clear();
8077       
8078       DEBUG(errs() << "  Made element PHI for offset " << Offset << ": "
8079                    << *EltPHI << '\n');
8080       ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)] = EltPHI;
8081     }
8082     
8083     // Replace the use of this piece with the PHI node.
8084     ReplaceInstUsesWith(*PHIUsers[UserI].Inst, EltPHI);
8085   }
8086   
8087   // Replace all the remaining uses of the PHI nodes (self uses and the lshrs)
8088   // with undefs.
8089   Value *Undef = UndefValue::get(FirstPhi.getType());
8090   for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
8091     ReplaceInstUsesWith(*PHIsToSlice[i], Undef);
8092   return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, Undef);
8093 }
8094
8095 // PHINode simplification
8096 //
8097 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8098   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8099   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8100   
8101   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8102     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8103
8104   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8105   // reducing code size.
8106   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8107       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
8108       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
8109       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
8110       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
8111       // than themselves more than once.
8112       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8113     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8114       return Result;
8115
8116   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8117   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8118   // PHI)... break the cycle.
8119   if (PN.hasOneUse()) {
8120     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8121     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8122       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8123       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8124       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8125         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8126     }
8127    
8128     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8129     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8130     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8131     // common case here is good because the only other things that catch this
8132     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8133     // late.
8134     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8135         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8136         PHIUser->use_back() == &PN) {
8137       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8138     }
8139   }
8140
8141   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8142   // same value, for example:
8143   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8144   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8145   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8146   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8147   {
8148     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8149     // Scan for the first non-phi operand.
8150     while (InValNo != NumOperandVals && 
8151            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8152       ++InValNo;
8153
8154     if (InValNo != NumOperandVals) {
8155       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8156       
8157       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8158       // there is no need to recursively scan other phis.
8159       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8160         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8161         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8162           break;
8163       }
8164       
8165       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8166       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8167       // the value.
8168       if (InValNo == NumOperandVals) {
8169         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8170         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8171           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8172       }
8173     }
8174   }
8175
8176   // If there are multiple PHIs, sort their operands so that they all list
8177   // the blocks in the same order. This will help identical PHIs be eliminated
8178   // by other passes. Other passes shouldn't depend on this for correctness
8179   // however.
8180   PHINode *FirstPN = cast<PHINode>(PN.getParent()->begin());
8181   if (&PN != FirstPN)
8182     for (unsigned i = 0, e = FirstPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8183       BasicBlock *BBA = PN.getIncomingBlock(i);
8184       BasicBlock *BBB = FirstPN->getIncomingBlock(i);
8185       if (BBA != BBB) {
8186         Value *VA = PN.getIncomingValue(i);
8187         unsigned j = PN.getBasicBlockIndex(BBB);
8188         Value *VB = PN.getIncomingValue(j);
8189         PN.setIncomingBlock(i, BBB);
8190         PN.setIncomingValue(i, VB);
8191         PN.setIncomingBlock(j, BBA);
8192         PN.setIncomingValue(j, VA);
8193         // NOTE: Instcombine normally would want us to "return &PN" if we
8194         // modified any of the operands of an instruction.  However, since we
8195         // aren't adding or removing uses (just rearranging them) we don't do
8196         // this in this case.
8197       }
8198     }
8199
8200   // If this is an integer PHI and we know that it has an illegal type, see if
8201   // it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If so, we split the
8202   // PHI into the various pieces being extracted.  This sort of thing is
8203   // introduced when SROA promotes an aggregate to a single large integer type.
8204   if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && TD &&
8205       !TD->isLegalInteger(PN.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
8206     if (Instruction *Res = SliceUpIllegalIntegerPHI(PN))
8207       return Res;
8208   
8209   return 0;
8210 }
8211
8212 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8213   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
8214
8215   if (Value *V = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD))
8216     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
8217
8218   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8219
8220   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8221     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8222
8223   // Eliminate unneeded casts for indices.
8224   if (TD) {
8225     bool MadeChange = false;
8226     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
8227     
8228     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8229     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
8230          I != E; ++I, ++GTI) {
8231       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
8232       
8233       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8234       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
8235       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
8236       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
8237       if (OpBits == PtrSize)
8238         continue;
8239       
8240       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
8241       MadeChange = true;
8242     }
8243     if (MadeChange) return &GEP;
8244   }
8245
8246   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8247   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8248   // getelementptr instructions into a single instruction.
8249   //
8250   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
8251     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8252     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8253     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8254     //
8255     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
8256           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
8257       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
8258         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8259
8260     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8261
8262     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8263     bool EndsWithSequential = false;
8264     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
8265          I != E; ++I)
8266       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8267
8268     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8269     if (EndsWithSequential) {
8270       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8271       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8272       //
8273       Value *Sum;
8274       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
8275       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
8276       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8277         Sum = GO1;
8278       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8279         Sum = SO1;
8280       } else {
8281         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
8282         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
8283         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
8284         // normalized.
8285         if (SO1->getType() != GO1->getType())
8286           return 0;
8287         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8288       }
8289
8290       // Update the GEP in place if possible.
8291       if (Src->getNumOperands() == 2) {
8292         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
8293         GEP.setOperand(1, Sum);
8294         return &GEP;
8295       }
8296       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
8297       Indices.push_back(Sum);
8298       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8299     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8300                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8301                Src->getNumOperands() != 1) {
8302       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8303       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
8304       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8305     }
8306
8307     if (!Indices.empty())
8308       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
8309               Src->isInBounds()) ?
8310         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
8311                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
8312         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
8313                                   Indices.end(), GEP.getName());
8314   }
8315   
8316   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
8317   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
8318     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
8319
8320     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't 
8321     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
8322     if (getBitCastOperand(X)) {
8323       Worklist.AddValue(PtrOp);
8324       return 0;
8325     }
8326     
8327     bool HasZeroPointerIndex = false;
8328     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
8329       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
8330     
8331     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
8332     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
8333     //
8334     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
8335     //           into     : GEP i8* X, ...
8336     // 
8337     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8338     if (HasZeroPointerIndex) {
8339       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8340       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8341       if (const ArrayType *CATy =
8342           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
8343         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
8344         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
8345           // -> GEP i8* X, ...
8346           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8347           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
8348             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
8349                                               GEP.getName()) :
8350             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
8351                                       GEP.getName());
8352         }
8353         
8354         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
8355           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
8356           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8357             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
8358             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8359             // to an array of the same type as the destination pointer
8360             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8361             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8362             GEP.setOperand(0, X);
8363             return &GEP;
8364           }
8365         }
8366       }
8367     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8368       // Transform things like:
8369       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
8370       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
8371       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8372       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8373       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8374           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8375           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
8376         Value *Idx[2];
8377         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
8378         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8379         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
8380           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
8381           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8382         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8383         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8384       }
8385       
8386       // Transform things like:
8387       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
8388       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8389       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
8390       
8391       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8392           ResElTy == Type::getInt8Ty(GEP.getContext())) {
8393         uint64_t ArrayEltSize =
8394             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8395         
8396         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8397         // allow either a mul, shift, or constant here.
8398         Value *NewIdx = 0;
8399         ConstantInt *Scale = 0;
8400         if (ArrayEltSize == 1) {
8401           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8402           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
8403         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8404           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8405           Scale = CI;
8406         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8407           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8408               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8409             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8410             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8411             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
8412                                      1ULL << ShAmtVal);
8413             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8414           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8415                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8416             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8417             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8418           }
8419         }
8420         
8421         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8422         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
8423         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
8424         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
8425         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
8426             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8427           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8428                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8429           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8430             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8431                                                        false /*ZExt*/);
8432             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
8433           }
8434
8435           // Insert the new GEP instruction.
8436           Value *Idx[2];
8437           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
8438           Idx[1] = NewIdx;
8439           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
8440             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
8441             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8442           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8443           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8444         }
8445       }
8446     }
8447   }
8448   
8449   /// See if we can simplify:
8450   ///   X = bitcast A* to B*
8451   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
8452   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
8453   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
8454   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
8455     if (TD &&
8456         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
8457       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
8458       // a constant back from EmitGEPOffset.
8459       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP));
8460       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
8461       
8462       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
8463       // with a bitcast of the real input to the dest type.
8464       if (Offset == 0) {
8465         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8466         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8467         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
8468             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
8469           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8470           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8471             if (I != BCI) {
8472               I->takeName(BCI);
8473               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8474               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8475             }
8476             return &GEP;
8477           }
8478         }
8479         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8480       }
8481       
8482       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
8483       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
8484       // GEP.
8485       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
8486       const Type *InTy =
8487         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
8488       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD)) {
8489         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
8490           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
8491                                      NewIndices.end()) :
8492           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
8493                              NewIndices.end());
8494         
8495         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
8496           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
8497         NGEP->takeName(&GEP);
8498         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
8499       }
8500     }
8501   }    
8502     
8503   return 0;
8504 }
8505
8506 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
8507   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
8508   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
8509     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8510       const Type *NewTy = 
8511         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8512       assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8513       AllocaInst *New = Builder->CreateAlloca(NewTy, 0, AI.getName());
8514       New->setAlignment(AI.getAlignment());
8515
8516       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8517       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
8518       //
8519       BasicBlock::iterator It = New;
8520       while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
8521
8522       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8523       // insert our getelementptr instruction...
8524       //
8525       Value *NullIdx =Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(AI.getContext()));
8526       Value *Idx[2];
8527       Idx[0] = NullIdx;
8528       Idx[1] = NullIdx;
8529       Value *V = GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, Idx + 2,
8530                                                    New->getName()+".sub", It);
8531
8532       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8533       // allocation.
8534       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8535     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8536       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8537     }
8538   }
8539
8540   if (TD && isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
8541     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8542     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
8543     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8544     if (TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8545       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8546
8547     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
8548     if (AI.getAlignment() == 0)
8549       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
8550   }
8551
8552   return 0;
8553 }
8554
8555 Instruction *InstCombiner::visitFree(Instruction &FI) {
8556   Value *Op = FI.getOperand(1);
8557
8558   // free undef -> unreachable.
8559   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8560     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8561     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
8562            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())), &FI);
8563     return EraseInstFromFunction(FI);
8564   }
8565   
8566   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8567   // when lots of inlining happens.
8568   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8569     return EraseInstFromFunction(FI);
8570
8571   // If we have a malloc call whose only use is a free call, delete both.
8572   if (isMalloc(Op)) {
8573     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
8574       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
8575         EraseInstFromFunction(FI);
8576         EraseInstFromFunction(*CI);
8577         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
8578       }
8579     } else {
8580       // Op is a call to malloc
8581       if (Op->hasOneUse()) {
8582         EraseInstFromFunction(FI);
8583         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
8584       }
8585     }
8586   }
8587
8588   return 0;
8589 }
8590
8591 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8592 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
8593                                         const TargetData *TD) {
8594   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8595   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8596
8597   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
8598   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
8599   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8600
8601     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
8602     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
8603       return 0;
8604
8605     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8606
8607     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8608          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8609       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8610       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8611       // constants.
8612       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8613         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8614           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8615             Value *Idxs[2];
8616             Idxs[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(LI.getContext()));
8617             Idxs[1] = Idxs[0];
8618             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8619             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8620             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8621           }
8622
8623       if (IC.getTargetData() &&
8624           (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8625             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8626           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8627           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8628           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8629           IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8630                IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8631
8632         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8633         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8634         // the result of the loaded value.
8635         Value *NewLoad = 
8636           IC.Builder->CreateLoad(CastOp, LI.isVolatile(), CI->getName());
8637         // Now cast the result of the load.
8638         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8639       }
8640     }
8641   }
8642   return 0;
8643 }
8644
8645 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8646   Value *Op = LI.getOperand(0);
8647
8648   // Attempt to improve the alignment.
8649   if (TD) {
8650     unsigned KnownAlign =
8651       GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
8652     if (KnownAlign >
8653         (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
8654                                   LI.getAlignment()))
8655       LI.setAlignment(KnownAlign);
8656   }
8657
8658   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe.
8659   if (isa<CastInst>(Op))
8660     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
8661       return Res;
8662
8663   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8664   if (LI.isVolatile()) return 0;
8665   
8666   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
8667   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
8668   // separated by a few arithmetic operations.
8669   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
8670   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
8671     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
8672
8673   // load(gep null, ...) -> unreachable
8674   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8675     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
8676     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
8677     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
8678       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8679       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8680       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8681       // CFG.
8682       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8683                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8684       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8685     }
8686   } 
8687
8688   // load null/undef -> unreachable
8689   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
8690   if (isa<UndefValue>(Op) ||
8691       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
8692     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8693     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8694     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8695     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8696                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8697     return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8698   }
8699
8700   // Instcombine load (constantexpr_cast global) -> cast (load global)
8701   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8702     if (CE->isCast())
8703       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
8704         return Res;
8705   
8706   if (Op->hasOneUse()) {
8707     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8708     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8709     // exposes redundancy in the code.
8710     //
8711     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8712     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8713     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8714     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8715     // unconditionally.
8716     //
8717     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8718       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8719       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8720           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8721         Value *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
8722                                         SI->getOperand(1)->getName()+".val");
8723         Value *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
8724                                         SI->getOperand(2)->getName()+".val");
8725         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
8726       }
8727
8728       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8729       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8730         if (C->isNullValue()) {
8731           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8732           return &LI;
8733         }
8734
8735       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8736       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8737         if (C->isNullValue()) {
8738           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8739           return &LI;
8740         }
8741     }
8742   }
8743   return 0;
8744 }
8745
8746 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8747 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
8748 /// SROA/mem2reg of the memory object.
8749 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8750   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8751   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8752
8753   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8754   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
8755   if (SrcTy == 0) return 0;
8756   
8757   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8758
8759   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
8760     return 0;
8761   
8762   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
8763   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
8764   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
8765   /// on 32-bit hosts.
8766   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
8767   
8768   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8769   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8770   // constants.
8771   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
8772     // Index through pointer.
8773     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(SI.getContext()));
8774     NewGEPIndices.push_back(Zero);
8775     
8776     while (1) {
8777       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
8778         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
8779           break;
8780         NewGEPIndices.push_back(Zero);
8781         SrcPTy = STy->getElementType(0);
8782       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
8783         NewGEPIndices.push_back(Zero);
8784         SrcPTy = ATy->getElementType();
8785       } else {
8786         break;
8787       }
8788     }
8789     
8790     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
8791   }
8792
8793   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
8794     return 0;
8795   
8796   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
8797   // values with different sizes, we can't do the transformation.
8798   if (!IC.getTargetData() ||
8799       SrcTy->getAddressSpace() != 
8800         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
8801       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
8802       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy))
8803     return 0;
8804
8805   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8806   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8807   // the store, cast the value to be stored.
8808   Value *NewCast;
8809   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8810   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8811   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8812   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8813   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8814     if (CastSrcTy->isInteger())
8815       opcode = Instruction::IntToPtr;
8816   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8817     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8818       opcode = Instruction::PtrToInt;
8819   }
8820   
8821   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
8822   // emit a GEP to index into its first field.
8823   if (!NewGEPIndices.empty())
8824     CastOp = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
8825                                            NewGEPIndices.end());
8826   
8827   NewCast = IC.Builder->CreateCast(opcode, SIOp0, CastDstTy,
8828                                    SIOp0->getName()+".c");
8829   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
8830 }
8831
8832 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
8833 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
8834 /// value in code like this:
8835 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
8836 ///   store i32 0, i32* %t0
8837 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
8838 ///   %t2 = load i32* %t1
8839 ///
8840 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
8841   // Test if the values are trivially equivalent.
8842   if (A == B) return true;
8843   
8844   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
8845   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
8846   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
8847   // means that they'll always either have the same value or one of them
8848   // will have an undefined value.
8849   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
8850       isa<CastInst>(A) ||
8851       isa<PHINode>(A) ||
8852       isa<GetElementPtrInst>(A))
8853     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
8854       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
8855         return true;
8856   
8857   // Otherwise they may not be equivalent.
8858   return false;
8859 }
8860
8861 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
8862 // return the llvm.dbg.declare.
8863 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
8864   if (!V->hasNUses(2))
8865     return 0;
8866   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
8867        UI != E; ++UI) {
8868     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
8869       return DI;
8870     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
8871       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
8872         return DI;
8873       }
8874   }
8875   return 0;
8876 }
8877
8878 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
8879   Value *Val = SI.getOperand(0);
8880   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
8881
8882   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
8883   // alloca dead.
8884   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a 
8885   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
8886   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
8887   // codegen.
8888   if (!SI.isVolatile()) {
8889     if (Ptr->hasOneUse()) {
8890       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
8891         EraseInstFromFunction(SI);
8892         ++NumCombined;
8893         return 0;
8894       }
8895       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
8896         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
8897           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
8898             EraseInstFromFunction(SI);
8899             ++NumCombined;
8900             return 0;
8901           }
8902           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
8903             EraseInstFromFunction(*DI);
8904             EraseInstFromFunction(SI);
8905             ++NumCombined;
8906             return 0;
8907           }
8908         }
8909       }
8910     }
8911     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
8912       EraseInstFromFunction(*DI);
8913       EraseInstFromFunction(SI);
8914       ++NumCombined;
8915       return 0;
8916     }
8917   }
8918
8919   // Attempt to improve the alignment.
8920   if (TD) {
8921     unsigned KnownAlign =
8922       GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
8923     if (KnownAlign >
8924         (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
8925                                   SI.getAlignment()))
8926       SI.setAlignment(KnownAlign);
8927   }
8928
8929   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
8930   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
8931   // situation often occurs with bitfield accesses.
8932   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
8933   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
8934        --ScanInsts) {
8935     --BBI;
8936     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
8937     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
8938     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
8939     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
8940     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
8941         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
8942       ScanInsts++;
8943       continue;
8944     }    
8945     
8946     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
8947       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
8948       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
8949                                                           SI.getOperand(1))) {
8950         ++NumDeadStore;
8951         ++BBI;
8952         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
8953         continue;
8954       }
8955       break;
8956     }
8957     
8958     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
8959     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
8960     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
8961     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8962       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
8963           !SI.isVolatile()) {
8964         EraseInstFromFunction(SI);
8965         ++NumCombined;
8966         return 0;
8967       }
8968       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
8969       // may not be dead.
8970       break;
8971     }
8972     
8973     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
8974     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
8975       break;
8976   }
8977   
8978   
8979   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
8980
8981   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
8982   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
8983     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
8984       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
8985       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
8986         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
8987       ++NumCombined;
8988     }
8989     return 0;  // Do not modify these!
8990   }
8991
8992   // store undef, Ptr -> noop
8993   if (isa<UndefValue>(Val)) {
8994     EraseInstFromFunction(SI);
8995     ++NumCombined;
8996     return 0;
8997   }
8998
8999   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9000   // source instead.
9001   if (isa<CastInst>(Ptr))
9002     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9003       return Res;
9004   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9005     if (CE->isCast())
9006       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9007         return Res;
9008
9009   
9010   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
9011   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
9012   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
9013   // to move it to the successor block.
9014   BBI = &SI; 
9015   do {
9016     ++BBI;
9017   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
9018            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
9019   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9020     if (BI->isUnconditional())
9021       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9022         return 0;  // xform done!
9023   
9024   return 0;
9025 }
9026
9027 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9028 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9029 /// into a phi node with a store in the successor.
9030 ///
9031 /// Simplify things like:
9032 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9033 /// into a phi node with a store in the successor.
9034 ///
9035 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9036   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9037   
9038   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9039   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9040   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9041   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9042   
9043   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9044   // the other predecessor.
9045   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9046   BasicBlock *OtherBB = 0;
9047   if (*PI != StoreBB)
9048     OtherBB = *PI;
9049   ++PI;
9050   if (PI == pred_end(DestBB))
9051     return false;
9052   
9053   if (*PI != StoreBB) {
9054     if (OtherBB)
9055       return false;
9056     OtherBB = *PI;
9057   }
9058   if (++PI != pred_end(DestBB))
9059     return false;
9060
9061   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
9062   // for example, if SI is in an infinite loop)
9063   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
9064     return false;
9065
9066   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9067   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9068   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9069   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9070     return false;
9071   
9072   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9073   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9074   StoreInst *OtherStore = 0;
9075   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9076     --BBI;
9077     // Skip over debugging info.
9078     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
9079            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
9080       if (BBI==OtherBB->begin())
9081         return false;
9082       --BBI;
9083     }
9084     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or if the
9085     // alignments differ, bail out.
9086     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9087     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
9088         OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
9089       return false;
9090   } else {
9091     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9092     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9093     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9094         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9095       return false;
9096     
9097     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9098     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9099     // lives in OtherBB.
9100     for (;; --BBI) {
9101       // Check to see if we find the matching store.
9102       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9103         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
9104             OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
9105           return false;
9106         break;
9107       }
9108       // If we find something that may be using or overwriting the stored
9109       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
9110       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
9111           BBI == OtherBB->begin())
9112         return false;
9113     }
9114     
9115     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9116     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
9117     // StoreBB.
9118     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9119       // FIXME: This should really be AA driven.
9120       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
9121         return false;
9122     }
9123   }
9124   
9125   // Insert a PHI node now if we need it.
9126   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9127   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9128     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
9129     PN->reserveOperandSpace(2);
9130     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9131     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9132     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9133   }
9134   
9135   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9136   // insert it.
9137   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
9138   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9139                                     OtherStore->isVolatile(),
9140                                     SI.getAlignment()), *BBI);
9141   
9142   // Nuke the old stores.
9143   EraseInstFromFunction(SI);
9144   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9145   ++NumCombined;
9146   return true;
9147 }
9148
9149
9150 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9151   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9152   Value *X = 0;
9153   BasicBlock *TrueDest;
9154   BasicBlock *FalseDest;
9155   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9156       !isa<Constant>(X)) {
9157     // Swap Destinations and condition...
9158     BI.setCondition(X);
9159     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9160     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9161     return &BI;
9162   }
9163
9164   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9165   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9166   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9167                              TrueDest, FalseDest)) &&
9168       BI.getCondition()->hasOneUse())
9169     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9170         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
9171       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9172       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
9173       
9174       // Swap Destinations and condition.
9175       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9176       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9177       Worklist.Add(Cond);
9178       return &BI;
9179     }
9180
9181   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9182   ICmpInst::Predicate IPred;
9183   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9184                       TrueDest, FalseDest)) &&
9185       BI.getCondition()->hasOneUse())
9186     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9187         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9188         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
9189       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9190       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
9191       // Swap Destinations and condition.
9192       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9193       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9194       Worklist.Add(Cond);
9195       return &BI;
9196     }
9197
9198   return 0;
9199 }
9200
9201 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9202   Value *Cond = SI.getCondition();
9203   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9204     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9205       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9206         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9207         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9208           SI.setOperand(i,
9209                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9210                                                 AddRHS));
9211         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9212         Worklist.Add(I);
9213         return &SI;
9214       }
9215   }
9216   return 0;
9217 }
9218
9219 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
9220   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
9221
9222   if (!EV.hasIndices())
9223     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
9224
9225   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
9226     if (isa<UndefValue>(C))
9227       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
9228       
9229     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
9230       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
9231
9232     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
9233       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
9234       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
9235       if (EV.getNumIndices() > 1)
9236         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
9237         // first index
9238         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
9239       else
9240         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
9241     }
9242     return 0; // Can't handle other constants
9243   } 
9244   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
9245     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
9246     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
9247     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
9248          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
9249          exti != exte && insi != inse;
9250          ++exti, ++insi) {
9251       if (*insi != *exti)
9252         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
9253         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
9254         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
9255         // operand of the insert. i.e., replace
9256         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
9257         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
9258         // with
9259         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
9260         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
9261                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
9262     }
9263     if (exti == exte && insi == inse)
9264       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
9265       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
9266       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
9267       // with "i32 42"
9268       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
9269     if (exti == exte) {
9270       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
9271       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
9272       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
9273       // with
9274       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
9275       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
9276       // by switching the order of the insert and extract (though the
9277       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
9278       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
9279                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
9280       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
9281                                      insi, inse);
9282     }
9283     if (insi == inse)
9284       // The insert list is a prefix of the extract list
9285       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
9286       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
9287       // i.e., replace
9288       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
9289       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
9290       // with
9291       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
9292       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
9293                                       exti, exte);
9294   }
9295   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
9296     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
9297     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
9298     // just get one value..
9299     if (II->hasOneUse()) {
9300       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
9301       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
9302       // and replace it with a traditional binary instruction.
9303       switch (II->getIntrinsicID()) {
9304       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
9305       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
9306         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
9307           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
9308           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
9309           EraseInstFromFunction(*II);
9310           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
9311         }
9312         break;
9313       case Intrinsic::usub_with_overflow:
9314       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
9315         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
9316           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
9317           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
9318           EraseInstFromFunction(*II);
9319           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
9320         }
9321         break;
9322       case Intrinsic::umul_with_overflow:
9323       case Intrinsic::smul_with_overflow:
9324         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
9325           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
9326           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
9327           EraseInstFromFunction(*II);
9328           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
9329         }
9330         break;
9331       default:
9332         break;
9333       }
9334     }
9335   }
9336   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
9337   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
9338   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
9339   // the value inserted, if appropriate).
9340   return 0;
9341 }
9342
9343 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9344 /// is to leave as a vector operation.
9345 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9346   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9347     return true;
9348   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9349     if (isConstant) return true;
9350     // If all elts are the same, we can extract.
9351     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9352     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9353       if (C->getOperand(i) != Op0)
9354         return false;
9355     return true;
9356   }
9357   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9358   if (!I) return false;
9359   
9360   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9361   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9362   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9363       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9364     return true;
9365   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9366     return true;
9367   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9368     if (BO->hasOneUse() &&
9369         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9370          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9371       return true;
9372   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9373     if (CI->hasOneUse() &&
9374         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9375          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9376       return true;
9377   
9378   return false;
9379 }
9380
9381 /// Read and decode a shufflevector mask.
9382 ///
9383 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9384 /// elements in the input.
9385 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9386   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9387   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9388     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9389   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9390     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9391
9392   std::vector<unsigned> Result;
9393   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9394   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
9395     if (isa<UndefValue>(*i))
9396       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9397     else
9398       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
9399   return Result;
9400 }
9401
9402 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9403 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9404 /// extracted from the vector.
9405 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9406   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9407   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9408   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9409   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9410     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9411   
9412   if (isa<UndefValue>(V))
9413     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9414   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9415     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9416   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9417     return CP->getOperand(EltNo);
9418   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9419     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9420     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9421       return 0;
9422     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9423     
9424     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9425     // inserted value.
9426     if (EltNo == IIElt) 
9427       return III->getOperand(1);
9428     
9429     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9430     // vector input.
9431     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9432   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9433     unsigned LHSWidth =
9434       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9435     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9436     if (InEl < LHSWidth)
9437       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9438     else if (InEl < LHSWidth*2)
9439       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
9440     else
9441       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9442   }
9443   
9444   // Otherwise, we don't know.
9445   return 0;
9446 }
9447
9448 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9449   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9450   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9451     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9452
9453   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9454   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9455     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9456   
9457   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9458     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
9459     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
9460     // (we do that below, but only when the index is constant).
9461     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9462     for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
9463       if (C->getOperand(i) != op0) {
9464         op0 = 0; 
9465         break;
9466       }
9467     if (op0)
9468       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9469   }
9470   
9471   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9472   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9473   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9474     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9475     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
9476       
9477     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9478     // crashing the code below.
9479     if (IndexVal >= VectorWidth)
9480       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9481     
9482     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9483     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9484     // property.
9485     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9486       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
9487       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
9488       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9489                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
9490         EI.setOperand(0, V);
9491         return &EI;
9492       }
9493     }
9494     
9495     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9496       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9497     
9498     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9499     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9500     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9501     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9502       if (const VectorType *VT = 
9503               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9504         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9505           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9506             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9507     }
9508   }
9509   
9510   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9511     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9512     // profitable to do so
9513     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9514       if (I->hasOneUse() &&
9515           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
9516         Value *newEI0 =
9517           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9518                                         EI.getName()+".lhs");
9519         Value *newEI1 =
9520           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9521                                         EI.getName()+".rhs");
9522         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9523       }
9524     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9525       // Extracting the inserted element?
9526       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9527         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9528       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9529       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9530       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9531         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
9532         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9533         return &EI;
9534       }
9535     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9536       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9537       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9538       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9539         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9540         Value *Src;
9541         unsigned LHSWidth =
9542           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9543
9544         if (SrcIdx < LHSWidth)
9545           Src = SVI->getOperand(0);
9546         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
9547           SrcIdx -= LHSWidth;
9548           Src = SVI->getOperand(1);
9549         } else {
9550           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9551         }
9552         return ExtractElementInst::Create(Src,
9553                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(EI.getContext()),
9554                                           SrcIdx, false));
9555       }
9556     }
9557     // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
9558   }
9559   return 0;
9560 }
9561
9562 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9563 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9564 /// Otherwise, return false.
9565 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9566                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9567   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9568          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9569   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9570
9571   if (isa<UndefValue>(V)) {
9572     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
9573     return true;
9574   }
9575   
9576   if (V == LHS) {
9577     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9578       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
9579     return true;
9580   }
9581   
9582   if (V == RHS) {
9583     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9584       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
9585                                       i+NumElts));
9586     return true;
9587   }
9588   
9589   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9590     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9591     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9592     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9593     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9594     
9595     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9596       return false;
9597     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9598     
9599     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9600       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9601       // transitively ok.
9602       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9603         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9604         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()));
9605         return true;
9606       }      
9607     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9608       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9609           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9610         unsigned ExtractedIdx =
9611           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9612         
9613         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9614         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9615           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9616           // transitively ok.
9617           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9618             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9619             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9620               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
9621                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
9622                                   ExtractedIdx);
9623             } else {
9624               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9625               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
9626                 ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
9627                                  ExtractedIdx+NumElts);
9628               
9629             }
9630             return true;
9631           }
9632         }
9633       }
9634     }
9635   }
9636   // TODO: Handle shufflevector here!
9637   
9638   return false;
9639 }
9640
9641 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9642 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9643 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9644 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9645                                      Value *&RHS) {
9646   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9647          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9648          "Invalid shuffle!");
9649   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9650
9651   if (isa<UndefValue>(V)) {
9652     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
9653     return V;
9654   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9655     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
9656     return V;
9657   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9658     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9659     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9660     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9661     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9662     
9663     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9664       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9665           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9666         unsigned ExtractedIdx =
9667           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9668         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9669         
9670         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9671         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9672         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9673           RHS = EI->getOperand(0);
9674           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9675           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
9676             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
9677                              NumElts+ExtractedIdx);
9678           return V;
9679         }
9680         
9681         if (VecOp == RHS) {
9682           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9683           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9684           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9685             if (i != InsertedIdx)
9686               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
9687                                          NumElts+i);
9688           }
9689           return V;
9690         }
9691         
9692         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9693         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9694         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9695           return EI->getOperand(0);
9696       }
9697     }
9698   }
9699   // TODO: Handle shufflevector here!
9700   
9701   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9702   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9703     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
9704   return V;
9705 }
9706
9707 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9708   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9709   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9710   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9711   
9712   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9713   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9714     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9715   
9716   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9717   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9718   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9719     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9720         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9721       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9722       unsigned ExtractedIdx =
9723         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9724       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9725       
9726       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9727         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9728       
9729       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9730         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9731       
9732       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9733       // back into the same place, just use the input vector.
9734       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9735         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9736       
9737       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9738       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9739       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9740         std::vector<Constant*> Mask;
9741         Value *RHS = 0;
9742         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9743         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9744         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9745         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS,
9746                                      ConstantVector::get(Mask));
9747       }
9748     }
9749   }
9750
9751   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
9752   APInt UndefElts(VWidth, 0);
9753   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
9754   if (SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts))
9755     return &IE;
9756
9757   return 0;
9758 }
9759
9760
9761 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9762   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9763   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9764   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9765
9766   bool MadeChange = false;
9767
9768   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9769   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9770     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9771
9772   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
9773
9774   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
9775     return 0;
9776
9777   APInt UndefElts(VWidth, 0);
9778   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
9779   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
9780     LHS = SVI.getOperand(0);
9781     RHS = SVI.getOperand(1);
9782     MadeChange = true;
9783   }
9784   
9785   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9786   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9787   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9788     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9789       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9790       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9791     }
9792     
9793     // Remap any references to RHS to use LHS.
9794     std::vector<Constant*> Elts;
9795     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9796       if (Mask[i] >= 2*e)
9797         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
9798       else {
9799         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9800             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
9801           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9802           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
9803         } else {
9804           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
9805           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
9806                                           Mask[i]));
9807         }
9808       }
9809     }
9810     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9811     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9812     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9813     LHS = SVI.getOperand(0);
9814     RHS = SVI.getOperand(1);
9815     MadeChange = true;
9816   }
9817   
9818   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9819   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9820     
9821   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9822     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9823     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9824     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9825       
9826     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9827     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9828   }
9829
9830   // Eliminate identity shuffles.
9831   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9832   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9833   
9834   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9835   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9836   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9837   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9838   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9839   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9840   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9841   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9842   // (splat(splat)) -> splat.
9843   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9844     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9845       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9846
9847       if (LHSMask.size() == Mask.size()) {
9848         std::vector<unsigned> NewMask;
9849         for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9850           if (Mask[i] >= e)
9851             NewMask.push_back(2*e);
9852           else
9853             NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9854       
9855         // If the result mask is equal to the src shuffle or this
9856         // shuffle mask, do the replacement.
9857         if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9858           unsigned LHSInNElts =
9859             cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->
9860             getNumElements();
9861           std::vector<Constant*> Elts;
9862           for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9863             if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
9864               Elts.push_back(UndefValue::get(
9865                                            Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
9866             } else {
9867               Elts.push_back(ConstantInt::get(
9868                                            Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
9869                                               NewMask[i]));
9870             }
9871           }
9872           return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9873                                        LHSSVI->getOperand(1),
9874                                        ConstantVector::get(Elts));
9875         }
9876       }
9877     }
9878   }
9879
9880   return MadeChange ? &SVI : 0;
9881 }
9882
9883
9884
9885
9886 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9887 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9888 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9889 /// end of its block.
9890 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9891   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9892
9893   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9894   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
9895     return false;
9896
9897   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9898   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
9899         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
9900     return false;
9901
9902   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9903   // the end of block that could change the value.
9904   if (I->mayReadFromMemory()) {
9905     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
9906          Scan != E; ++Scan)
9907       if (Scan->mayWriteToMemory())
9908         return false;
9909   }
9910
9911   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
9912
9913   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
9914   I->moveBefore(InsertPos);
9915   ++NumSunkInst;
9916   return true;
9917 }
9918
9919
9920 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9921 /// all reachable code to the worklist.
9922 ///
9923 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9924 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9925 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9926 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9927 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9928 ///
9929 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9930                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9931                                        InstCombiner &IC,
9932                                        const TargetData *TD) {
9933   bool MadeIRChange = false;
9934   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
9935   Worklist.push_back(BB);
9936   
9937   std::vector<Instruction*> InstrsForInstCombineWorklist;
9938   InstrsForInstCombineWorklist.reserve(128);
9939
9940   SmallPtrSet<ConstantExpr*, 64> FoldedConstants;
9941   
9942   while (!Worklist.empty()) {
9943     BB = Worklist.back();
9944     Worklist.pop_back();
9945     
9946     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
9947     if (!Visited.insert(BB)) continue;
9948
9949     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9950       Instruction *Inst = BBI++;
9951       
9952       // DCE instruction if trivially dead.
9953       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9954         ++NumDeadInst;
9955         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
9956         Inst->eraseFromParent();
9957         continue;
9958       }
9959       
9960       // ConstantProp instruction if trivially constant.
9961       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
9962         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9963           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
9964                        << *Inst << '\n');
9965           Inst->replaceAllUsesWith(C);
9966           ++NumConstProp;
9967           Inst->eraseFromParent();
9968           continue;
9969         }
9970       
9971       
9972       
9973       if (TD) {
9974         // See if we can constant fold its operands.
9975         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
9976              i != e; ++i) {
9977           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
9978           if (CE == 0) continue;
9979           
9980           // If we already folded this constant, don't try again.
9981           if (!FoldedConstants.insert(CE))
9982             continue;
9983           
9984           Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
9985           if (NewC && NewC != CE) {
9986             *i = NewC;
9987             MadeIRChange = true;
9988           }
9989         }
9990       }
9991       
9992
9993       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
9994     }
9995
9996     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
9997     // constant, only visit the reachable successor.
9998     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9999     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10000       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10001         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10002         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
10003         Worklist.push_back(ReachableBB);
10004         continue;
10005       }
10006     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10007       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10008         // See if this is an explicit destination.
10009         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10010           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10011             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
10012             Worklist.push_back(ReachableBB);
10013             continue;
10014           }
10015         
10016         // Otherwise it is the default destination.
10017         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10018         continue;
10019       }
10020     }
10021     
10022     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10023       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10024   }
10025   
10026   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
10027   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
10028   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
10029   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
10030   // some N^2 behavior in pathological cases.
10031   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
10032                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
10033   
10034   return MadeIRChange;
10035 }
10036
10037 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10038   MadeIRChange = false;
10039   
10040   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10041         << F.getNameStr() << "\n");
10042
10043   {
10044     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10045     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10046     // track of which blocks we visit.
10047     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10048     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10049
10050     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10051     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10052     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10053     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10054       if (!Visited.count(BB)) {
10055         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10056         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10057           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10058
10059           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
10060           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
10061           // going to do one without it.
10062           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
10063             ++NumDeadInst;
10064             MadeIRChange = true;
10065           }
10066
10067           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
10068           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10069           if (!I->getType()->isVoidTy())
10070             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10071           I->eraseFromParent();
10072         }
10073       }
10074   }
10075
10076   while (!Worklist.isEmpty()) {
10077     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
10078     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10079
10080     // Check to see if we can DCE the instruction.
10081     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10082       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
10083       EraseInstFromFunction(*I);
10084       ++NumDeadInst;
10085       MadeIRChange = true;
10086       continue;
10087     }
10088
10089     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10090     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
10091       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10092         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
10093
10094         // Add operands to the worklist.
10095         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10096         ++NumConstProp;
10097         EraseInstFromFunction(*I);
10098         MadeIRChange = true;
10099         continue;
10100       }
10101
10102     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10103     if (I->hasOneUse()) {
10104       BasicBlock *BB = I->getParent();
10105       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
10106       BasicBlock *UserParent;
10107       
10108       // Get the block the use occurs in.
10109       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
10110         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
10111       else
10112         UserParent = UserInst->getParent();
10113       
10114       if (UserParent != BB) {
10115         bool UserIsSuccessor = false;
10116         // See if the user is one of our successors.
10117         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10118           if (*SI == UserParent) {
10119             UserIsSuccessor = true;
10120             break;
10121           }
10122
10123         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10124         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10125         // otherwise), we can keep going.
10126         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
10127           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10128           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10129       }
10130     }
10131
10132     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
10133     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
10134     
10135 #ifndef NDEBUG
10136     std::string OrigI;
10137 #endif
10138     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10139     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
10140
10141     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10142       ++NumCombined;
10143       // Should we replace the old instruction with a new one?
10144       if (Result != I) {
10145         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
10146                      << "    New = " << *Result << '\n');
10147
10148         // Everything uses the new instruction now.
10149         I->replaceAllUsesWith(Result);
10150
10151         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10152         Worklist.Add(Result);
10153         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
10154
10155         // Move the name to the new instruction first.
10156         Result->takeName(I);
10157
10158         // Insert the new instruction into the basic block...
10159         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10160         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10161
10162         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10163           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10164             ++InsertPos;
10165
10166         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10167
10168         EraseInstFromFunction(*I);
10169       } else {
10170 #ifndef NDEBUG
10171         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
10172                      << "    New = " << *I << '\n');
10173 #endif
10174
10175         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10176         // if so, remove it.
10177         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10178           EraseInstFromFunction(*I);
10179         } else {
10180           Worklist.Add(I);
10181           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
10182         }
10183       }
10184       MadeIRChange = true;
10185     }
10186   }
10187
10188   Worklist.Zap();
10189   return MadeIRChange;
10190 }
10191
10192
10193 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10194   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10195   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
10196
10197   
10198   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
10199   /// instructions into the worklist when they are created.
10200   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> 
10201     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
10202                InstCombineIRInserter(Worklist));
10203   Builder = &TheBuilder;
10204   
10205   bool EverMadeChange = false;
10206
10207   // Iterate while there is work to do.
10208   unsigned Iteration = 0;
10209   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
10210     EverMadeChange = true;
10211   
10212   Builder = 0;
10213   return EverMadeChange;
10214 }
10215
10216 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10217   return new InstCombiner();
10218 }