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/Analysis/ConstantFolding.h"
  41 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  42 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CFG.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  49 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  50 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  51 #include "llvm-c/Initialization.h"
  52 #include <algorithm>
  53 #include <climits>
  54 using namespace llvm;
  55 using namespace llvm::PatternMatch;
  56
  57 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
  58 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
  59 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
  60 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
  61 STATISTIC(NumExpand,    "Number of expansions");
  62 STATISTIC(NumFactor   , "Number of factorizations");
  63 STATISTIC(NumReassoc  , "Number of reassociations");
  64
  65 // Initialization Routines
  66 void llvm::initializeInstCombine(PassRegistry &Registry) {
  67   initializeInstCombinerPass(Registry);
  68 }
  69
  70 void LLVMInitializeInstCombine(LLVMPassRegistryRef R) {
  71   initializeInstCombine(*unwrap(R));
  72 }
  73
  74 char InstCombiner::ID = 0;
  75 INITIALIZE_PASS(InstCombiner, "instcombine",
  76                 "Combine redundant instructions", false, false)
  77
  78 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  79   AU.setPreservesCFG();
  80 }
  81
  82
  83 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
  84 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
  85 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
  86 bool InstCombiner::ShouldChangeType(Type *From, Type *To) const {
  87   assert(From->isIntegerTy() && To->isIntegerTy());
  88
  89   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
  90   if (!TD) return false;
  91
  92   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
  93   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
  94   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
  95   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
  96
  97   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
  98   // type, don't do the transformation.
  99   if (FromLegal && !ToLegal)
 100     return false;
 101
 102   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
 103   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
 104   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
 105     return false;
 106
 107   return true;
 108 }
 109
 110
 111 /// SimplifyAssociativeOrCommutative - This performs a few simplifications for
 112 /// operators which are associative or commutative:
 113 //
 114 //  Commutative operators:
 115 //
 116 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 117 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 118 //     binary operators.
 119 //
 120 //  Associative operators:
 121 //
 122 //  2. Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
 123 //  3. Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
 124 //
 125 //  Associative and commutative operators:
 126 //
 127 //  4. Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
 128 //  5. Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
 129 //  6. Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
 130 //     if C1 and C2 are constants.
 131 //
 132 bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
 133   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 134   bool Changed = false;
 135
 136   do {
 137     // Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 138     // left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 139     // binary operators.
 140     if (I.isCommutative() && getComplexity(I.getOperand(0)) <
 141         getComplexity(I.getOperand(1)))
 142       Changed = !I.swapOperands();
 143
 144     BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
 145     BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
 146
 147     if (I.isAssociative()) {
 148       // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
 149       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 150         Value *A = Op0->getOperand(0);
 151         Value *B = Op0->getOperand(1);
 152         Value *C = I.getOperand(1);
 153
 154         // Does "B op C" simplify?
 155         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD)) {
 156           // It simplifies to V.  Form "A op V".
 157           I.setOperand(0, A);
 158           I.setOperand(1, V);
 159           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
 160           // preserved by the reassociation.
 161           I.clearSubclassOptionalData();
 162           Changed = true;
 163           ++NumReassoc;
 164           continue;
 165         }
 166       }
 167
 168       // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
 169       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 170         Value *A = I.getOperand(0);
 171         Value *B = Op1->getOperand(0);
 172         Value *C = Op1->getOperand(1);
 173
 174         // Does "A op B" simplify?
 175         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD)) {
 176           // It simplifies to V.  Form "V op C".
 177           I.setOperand(0, V);
 178           I.setOperand(1, C);
 179           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
 180           // preserved by the reassociation.
 181           I.clearSubclassOptionalData();
 182           Changed = true;
 183           ++NumReassoc;
 184           continue;
 185         }
 186       }
 187     }
 188
 189     if (I.isAssociative() && I.isCommutative()) {
 190       // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
 191       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 192         Value *A = Op0->getOperand(0);
 193         Value *B = Op0->getOperand(1);
 194         Value *C = I.getOperand(1);
 195
 196         // Does "C op A" simplify?
 197         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
 198           // It simplifies to V.  Form "V op B".
 199           I.setOperand(0, V);
 200           I.setOperand(1, B);
 201           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
 202           // preserved by the reassociation.
 203           I.clearSubclassOptionalData();
 204           Changed = true;
 205           ++NumReassoc;
 206           continue;
 207         }
 208       }
 209
 210       // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
 211       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 212         Value *A = I.getOperand(0);
 213         Value *B = Op1->getOperand(0);
 214         Value *C = Op1->getOperand(1);
 215
 216         // Does "C op A" simplify?
 217         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
 218           // It simplifies to V.  Form "B op V".
 219           I.setOperand(0, B);
 220           I.setOperand(1, V);
 221           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
 222           // preserved by the reassociation.
 223           I.clearSubclassOptionalData();
 224           Changed = true;
 225           ++NumReassoc;
 226           continue;
 227         }
 228       }
 229
 230       // Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
 231       // if C1 and C2 are constants.
 232       if (Op0 && Op1 &&
 233           Op0->getOpcode() == Opcode && Op1->getOpcode() == Opcode &&
 234           isa<Constant>(Op0->getOperand(1)) &&
 235           isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 236           Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
 237         Value *A = Op0->getOperand(0);
 238         Constant *C1 = cast<Constant>(Op0->getOperand(1));
 239         Value *B = Op1->getOperand(0);
 240         Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 241
 242         Constant *Folded = ConstantExpr::get(Opcode, C1, C2);
 243         Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, A, B);
 244         InsertNewInstWith(New, I);
 245         New->takeName(Op1);
 246         I.setOperand(0, New);
 247         I.setOperand(1, Folded);
 248         // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
 249         // preserved by the reassociation.
 250         I.clearSubclassOptionalData();
 251         Changed = true;
 252         continue;
 253       }
 254     }
 255
 256     // No further simplifications.
 257     return Changed;
 258   } while (1);
 259 }
 260
 261 /// LeftDistributesOverRight - Whether "X LOp (Y ROp Z)" is always equal to
 262 /// "(X LOp Y) ROp (X LOp Z)".
 263 static bool LeftDistributesOverRight(Instruction::BinaryOps LOp,
 264                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
 265   switch (LOp) {
 266   default:
 267     return false;
 268
 269   case Instruction::And:
 270     // And distributes over Or and Xor.
 271     switch (ROp) {
 272     default:
 273       return false;
 274     case Instruction::Or:
 275     case Instruction::Xor:
 276       return true;
 277     }
 278
 279   case Instruction::Mul:
 280     // Multiplication distributes over addition and subtraction.
 281     switch (ROp) {
 282     default:
 283       return false;
 284     case Instruction::Add:
 285     case Instruction::Sub:
 286       return true;
 287     }
 288
 289   case Instruction::Or:
 290     // Or distributes over And.
 291     switch (ROp) {
 292     default:
 293       return false;
 294     case Instruction::And:
 295       return true;
 296     }
 297   }
 298 }
 299
 300 /// RightDistributesOverLeft - Whether "(X LOp Y) ROp Z" is always equal to
 301 /// "(X ROp Z) LOp (Y ROp Z)".
 302 static bool RightDistributesOverLeft(Instruction::BinaryOps LOp,
 303                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
 304   if (Instruction::isCommutative(ROp))
 305     return LeftDistributesOverRight(ROp, LOp);
 306   // TODO: It would be nice to handle division, aka "(X + Y)/Z = X/Z + Y/Z",
 307   // but this requires knowing that the addition does not overflow and other
 308   // such subtleties.
 309   return false;
 310 }
 311
 312 /// SimplifyUsingDistributiveLaws - This tries to simplify binary operations
 313 /// which some other binary operation distributes over either by factorizing
 314 /// out common terms (eg "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)") or expanding out if this
 315 /// results in simplifications (eg: "A & (B | C) -> (A&B) | (A&C)" if this is
 316 /// a win).  Returns the simplified value, or null if it didn't simplify.
 317 Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
 318   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 319   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 320   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 321   Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode(); // op
 322
 323   // Factorization.
 324   if (Op0 && Op1 && Op0->getOpcode() == Op1->getOpcode()) {
 325     // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
 326     // a common term.
 327     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
 328     Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
 329     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
 330
 331     // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
 332     bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
 333
 334     // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
 335     if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
 336       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
 337       // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
 338       if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
 339         if (A != C)
 340           std::swap(C, D);
 341         // Consider forming "A op' (B op D)".
 342         // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
 343         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, TD);
 344         // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
 345         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
 346         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
 347           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, Op1->getName());
 348         if (V) {
 349           ++NumFactor;
 350           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
 351           V->takeName(&I);
 352           return V;
 353         }
 354       }
 355
 356     // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
 357     if (RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
 358       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
 359       // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
 360       if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
 361         if (B != D)
 362           std::swap(C, D);
 363         // Consider forming "(A op C) op' B".
 364         // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
 365         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD);
 366         // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
 367         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
 368         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
 369           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, Op0->getName());
 370         if (V) {
 371           ++NumFactor;
 372           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
 373           V->takeName(&I);
 374           return V;
 375         }
 376       }
 377   }
 378
 379   // Expansion.
 380   if (Op0 && RightDistributesOverLeft(Op0->getOpcode(), TopLevelOpcode)) {
 381     // The instruction has the form "(A op' B) op C".  See if expanding it out
 382     // to "(A op C) op' (B op C)" results in simplifications.
 383     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 384     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
 385
 386     // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 387     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD))
 388       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, TD)) {
 389         // They do! Return "L op' R".
 390         ++NumExpand;
 391         // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 392         if ((L == A && R == B) ||
 393             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == B && R == A))
 394           return Op0;
 395         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 396         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
 397           return V;
 398         // Otherwise, create a new instruction.
 399         C = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
 400         C->takeName(&I);
 401         return C;
 402       }
 403   }
 404
 405   if (Op1 && LeftDistributesOverRight(TopLevelOpcode, Op1->getOpcode())) {
 406     // The instruction has the form "A op (B op' C)".  See if expanding it out
 407     // to "(A op B) op' (A op C)" results in simplifications.
 408     Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 409     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op1->getOpcode(); // op'
 410
 411     // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 412     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, TD))
 413       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD)) {
 414         // They do! Return "L op' R".
 415         ++NumExpand;
 416         // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 417         if ((L == B && R == C) ||
 418             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == C && R == B))
 419           return Op1;
 420         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 421         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
 422           return V;
 423         // Otherwise, create a new instruction.
 424         A = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
 425         A->takeName(&I);
 426         return A;
 427       }
 428   }
 429
 430   return 0;
 431 }
 432
 433 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 434 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 435 //
 436 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
 437   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 438     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 439
 440   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 441   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 442     return ConstantExpr::getNeg(C);
 443
 444   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
 445     if (C->getType()->getElementType()->isIntegerTy())
 446       return ConstantExpr::getNeg(C);
 447
 448   return 0;
 449 }
 450
 451 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
 452 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
 453 // form).
 454 //
 455 Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V) const {
 456   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
 457     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
 458
 459   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 460   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
 461     return ConstantExpr::getFNeg(C);
 462
 463   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
 464     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPointTy())
 465       return ConstantExpr::getFNeg(C);
 466
 467   return 0;
 468 }
 469
 470 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 471                                              InstCombiner *IC) {
 472   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
 473     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
 474   }
 475
 476   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 477   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 478   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 479
 480   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 481     if (ConstIsRHS)
 482       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 483     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 484   }
 485
 486   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 487   if (!ConstIsRHS)
 488     std::swap(Op0, Op1);
 489
 490   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 491     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
 492                                     SO->getName()+".op");
 493   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
 494     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
 495                                    SO->getName()+".cmp");
 496   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
 497     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
 498                                    SO->getName()+".cmp");
 499   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
 500 }
 501
 502 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 503 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 504 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 505 // not have a second operand.
 506 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
 507   // Don't modify shared select instructions
 508   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 509   Value *TV = SI->getOperand(1);
 510   Value *FV = SI->getOperand(2);
 511
 512   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 513     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 514     if (SI->getType()->isIntegerTy(1)) return 0;
 515
 516     // If it's a bitcast involving vectors, make sure it has the same number of
 517     // elements on both sides.
 518     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(&Op)) {
 519       VectorType *DestTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getDestTy());
 520       VectorType *SrcTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getSrcTy());
 521
 522       // Verify that either both or neither are vectors.
 523       if ((SrcTy == NULL) != (DestTy == NULL)) return 0;
 524       // If vectors, verify that they have the same number of elements.
 525       if (SrcTy && SrcTy->getNumElements() != DestTy->getNumElements())
 526         return 0;
 527     }
 528
 529     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
 530     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, this);
 531
 532     return SelectInst::Create(SI->getCondition(),
 533                               SelectTrueVal, SelectFalseVal);
 534   }
 535   return 0;
 536 }
 537
 538
 539 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
 540 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
 541 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 542 ///
 543 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 544   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 545   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 546   if (NumPHIValues == 0)
 547     return 0;
 548
 549   // We normally only transform phis with a single use.  However, if a PHI has
 550   // multiple uses and they are all the same operation, we can fold *all* of the
 551   // uses into the PHI.
 552   if (!PN->hasOneUse()) {
 553     // Walk the use list for the instruction, comparing them to I.
 554     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
 555          UI != E; ++UI) {
 556       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 557       if (User != &I && !I.isIdenticalTo(User))
 558         return 0;
 559     }
 560     // Otherwise, we can replace *all* users with the new PHI we form.
 561   }
 562
 563   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
 564   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
 565   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
 566   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
 567   // their computation can be expensive without a cost model.
 568   BasicBlock *NonConstBB = 0;
 569   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 570     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
 571     if (isa<Constant>(InVal) && !isa<ConstantExpr>(InVal))
 572       continue;
 573
 574     if (isa<PHINode>(InVal)) return 0;  // Itself a phi.
 575     if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
 576
 577     NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
 578
 579     // If the InVal is an invoke at the end of the pred block, then we can't
 580     // insert a computation after it without breaking the edge.
 581     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
 582       if (II->getParent() == NonConstBB)
 583         return 0;
 584
 585     // If the incoming non-constant value is in I's block, we will remove one
 586     // instruction, but insert another equivalent one, leading to infinite
 587     // instcombine.
 588     if (NonConstBB == I.getParent())
 589       return 0;
 590   }
 591
 592   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
 593   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
 594   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
 595   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
 596   if (NonConstBB != 0) {
 597     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
 598     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
 599   }
 600
 601   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 602   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), PN->getNumIncomingValues());
 603   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 604   NewPN->takeName(PN);
 605
 606   // If we are going to have to insert a new computation, do so right before the
 607   // predecessors terminator.
 608   if (NonConstBB)
 609     Builder->SetInsertPoint(NonConstBB->getTerminator());
 610
 611   // Next, add all of the operands to the PHI.
 612   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
 613     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
 614     // not the true/false values.
 615     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
 616     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
 617     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
 618     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 619       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
 620       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
 621       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
 622       Value *InV = 0;
 623       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 624         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
 625       else
 626         InV = Builder->CreateSelect(PN->getIncomingValue(i),
 627                                     TrueVInPred, FalseVInPred, "phitmp");
 628       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
 629     }
 630   } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I)) {
 631     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 632     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 633       Value *InV = 0;
 634       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 635         InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
 636       else if (isa<ICmpInst>(CI))
 637         InV = Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
 638                                   C, "phitmp");
 639       else
 640         InV = Builder->CreateFCmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
 641                                   C, "phitmp");
 642       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 643     }
 644   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
 645     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 646     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 647       Value *InV = 0;
 648       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 649         InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
 650       else
 651         InV = Builder->CreateBinOp(cast<BinaryOperator>(I).getOpcode(),
 652                                    PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp");
 653       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 654     }
 655   } else {
 656     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
 657     Type *RetTy = CI->getType();
 658     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 659       Value *InV;
 660       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 661         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
 662       else
 663         InV = Builder->CreateCast(CI->getOpcode(),
 664                                 PN->getIncomingValue(i), I.getType(), "phitmp");
 665       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
 666     }
 667   }
 668
 669   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
 670        UI != E; ) {
 671     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
 672     if (User == &I) continue;
 673     ReplaceInstUsesWith(*User, NewPN);
 674     EraseInstFromFunction(*User);
 675   }
 676   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 677 }
 678
 679 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
 680 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
 681 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
 682 /// resultant element type, otherwise return null.
 683 Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *Ty, int64_t Offset,
 684                                           SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
 685   if (!TD) return 0;
 686   if (!Ty->isSized()) return 0;
 687
 688   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
 689   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
 690   // is something like [0 x {int, int}]
 691   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
 692   int64_t FirstIdx = 0;
 693   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
 694     FirstIdx = Offset/TySize;
 695     Offset -= FirstIdx*TySize;
 696
 697     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
 698     if (Offset < 0) {
 699       --FirstIdx;
 700       Offset += TySize;
 701       assert(Offset >= 0);
 702     }
 703     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
 704   }
 705
 706   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
 707
 708   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
 709   while (Offset) {
 710     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
 711     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
 712       return 0;
 713
 714     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 715       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
 716       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
 717              "Offset must stay within the indexed type");
 718
 719       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
 720       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 721                                             Elt));
 722
 723       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
 724       Ty = STy->getElementType(Elt);
 725     } else if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
 726       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
 727       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
 728       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
 729       Offset %= EltSize;
 730       Ty = AT->getElementType();
 731     } else {
 732       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
 733       return 0;
 734     }
 735   }
 736
 737   return Ty;
 738 }
 739
 740
 741
 742 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
 743   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
 744
 745   if (Value *V = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD))
 746     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
 747
 748   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
 749
 750   // Eliminate unneeded casts for indices, and replace indices which displace
 751   // by multiples of a zero size type with zero.
 752   if (TD) {
 753     bool MadeChange = false;
 754     Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(GEP.getContext());
 755
 756     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
 757     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
 758          I != E; ++I, ++GTI) {
 759       // Skip indices into struct types.
 760       SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(*GTI);
 761       if (!SeqTy) continue;
 762
 763       // If the element type has zero size then any index over it is equivalent
 764       // to an index of zero, so replace it with zero if it is not zero already.
 765       if (SeqTy->getElementType()->isSized() &&
 766           TD->getTypeAllocSize(SeqTy->getElementType()) == 0)
 767         if (!isa<Constant>(*I) || !cast<Constant>(*I)->isNullValue()) {
 768           *I = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
 769           MadeChange = true;
 770         }
 771
 772       if ((*I)->getType() != IntPtrTy) {
 773         // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink
 774         // it to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
 775         // This explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
 776         *I = Builder->CreateIntCast(*I, IntPtrTy, true);
 777         MadeChange = true;
 778       }
 779     }
 780     if (MadeChange) return &GEP;
 781   }
 782
 783   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
 784   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
 785   // getelementptr instructions into a single instruction.
 786   //
 787   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
 788
 789     // If this GEP has only 0 indices, it is the same pointer as
 790     // Src. If Src is not a trivial GEP too, don't combine
 791     // the indices.
 792     if (GEP.hasAllZeroIndices() && !Src->hasAllZeroIndices() &&
 793         !Src->hasOneUse())
 794       return 0;
 795
 796     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
 797     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
 798     // avoids us creating a TON of code in some cases.
 799     //
 800     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
 801           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
 802       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
 803         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
 804
 805     SmallVector<Value*, 8> Indices;
 806
 807     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
 808     bool EndsWithSequential = false;
 809     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
 810          I != E; ++I)
 811       EndsWithSequential = !(*I)->isStructTy();
 812
 813     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
 814     if (EndsWithSequential) {
 815       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
 816       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
 817       //
 818       Value *Sum;
 819       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
 820       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
 821       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
 822         Sum = GO1;
 823       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
 824         Sum = SO1;
 825       } else {
 826         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
 827         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
 828         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
 829         // normalized.
 830         if (SO1->getType() != GO1->getType())
 831           return 0;
 832         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
 833       }
 834
 835       // Update the GEP in place if possible.
 836       if (Src->getNumOperands() == 2) {
 837         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
 838         GEP.setOperand(1, Sum);
 839         return &GEP;
 840       }
 841       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
 842       Indices.push_back(Sum);
 843       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
 844     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
 845                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
 846                Src->getNumOperands() != 1) {
 847       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
 848       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
 849       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
 850     }
 851
 852     if (!Indices.empty())
 853       return (GEP.isInBounds() && Src->isInBounds()) ?
 854         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
 855                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
 856         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
 857                                   Indices.end(), GEP.getName());
 858   }
 859
 860   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
 861   Value *StrippedPtr = PtrOp->stripPointerCasts();
 862   PointerType *StrippedPtrTy =cast<PointerType>(StrippedPtr->getType());
 863   if (StrippedPtr != PtrOp &&
 864     StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
 865
 866     bool HasZeroPointerIndex = false;
 867     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
 868       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
 869
 870     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
 871     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
 872     //
 873     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
 874     //           into     : GEP i8* X, ...
 875     //
 876     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
 877     if (HasZeroPointerIndex) {
 878       PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
 879       if (ArrayType *CATy =
 880           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
 881         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
 882         if (CATy->getElementType() == StrippedPtrTy->getElementType()) {
 883           // -> GEP i8* X, ...
 884           SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
 885           GetElementPtrInst *Res =
 886             GetElementPtrInst::Create(StrippedPtr, Idx.begin(),
 887                                       Idx.end(), GEP.getName());
 888           Res->setIsInBounds(GEP.isInBounds());
 889           return Res;
 890         }
 891
 892         if (ArrayType *XATy =
 893               dyn_cast<ArrayType>(StrippedPtrTy->getElementType())){
 894           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
 895           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
 896             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
 897             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
 898             // to an array of the same type as the destination pointer
 899             // array.  Because the array type is never stepped over (there
 900             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
 901             GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
 902             return &GEP;
 903           }
 904         }
 905       }
 906     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
 907       // Transform things like:
 908       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
 909       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
 910       Type *SrcElTy = StrippedPtrTy->getElementType();
 911       Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
 912       if (TD && SrcElTy->isArrayTy() &&
 913           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
 914           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
 915         Value *Idx[2];
 916         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
 917         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
 918         Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
 919           Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
 920           Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
 921         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
 922         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
 923       }
 924
 925       // Transform things like:
 926       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
 927       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
 928       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
 929
 930       if (TD && SrcElTy->isArrayTy() && ResElTy->isIntegerTy(8)) {
 931         uint64_t ArrayEltSize =
 932             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
 933
 934         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
 935         // allow either a mul, shift, or constant here.
 936         Value *NewIdx = 0;
 937         ConstantInt *Scale = 0;
 938         if (ArrayEltSize == 1) {
 939           NewIdx = GEP.getOperand(1);
 940           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
 941         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
 942           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
 943           Scale = CI;
 944         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
 945           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
 946               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
 947             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
 948             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
 949             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
 950                                      1ULL << ShAmtVal);
 951             NewIdx = Inst->getOperand(0);
 952           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
 953                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
 954             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
 955             NewIdx = Inst->getOperand(0);
 956           }
 957         }
 958
 959         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
 960         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
 961         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
 962         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
 963         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
 964             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
 965           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
 966                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
 967           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
 968             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
 969                                                        false /*ZExt*/);
 970             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
 971           }
 972
 973           // Insert the new GEP instruction.
 974           Value *Idx[2];
 975           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
 976           Idx[1] = NewIdx;
 977           Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
 978             Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, Idx + 2,GEP.getName()):
 979             Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
 980           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
 981           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
 982         }
 983       }
 984     }
 985   }
 986
 987   /// See if we can simplify:
 988   ///   X = bitcast A* to B*
 989   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
 990   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
 991   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
 992   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
 993     if (TD &&
 994         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices() &&
 995         StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
 996
 997       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
 998       // a constant back from EmitGEPOffset.
 999       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP));
1000       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1001
1002       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
1003       // with a bitcast of the real input to the dest type.
1004       if (Offset == 0) {
1005         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
1006         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
1007         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
1008             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
1009           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
1010           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
1011             if (I != BCI) {
1012               I->takeName(BCI);
1013               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
1014               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
1015             }
1016             return &GEP;
1017           }
1018         }
1019         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
1020       }
1021
1022       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
1023       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
1024       // GEP.
1025       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1026       Type *InTy =
1027         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
1028       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices)) {
1029         Value *NGEP = GEP.isInBounds() ?
1030           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
1031                                      NewIndices.end()) :
1032           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
1033                              NewIndices.end());
1034
1035         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
1036           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
1037         NGEP->takeName(&GEP);
1038         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
1039       }
1040     }
1041   }
1042
1043   return 0;
1044 }
1045
1046
1047
1048 static bool IsOnlyNullComparedAndFreed(const Value &V) {
1049   for (Value::const_use_iterator UI = V.use_begin(), UE = V.use_end();
1050        UI != UE; ++UI) {
1051     const User *U = *UI;
1052     if (isFreeCall(U))
1053       continue;
1054     if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U))
1055       if (ICI->isEquality() && isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
1056         continue;
1057     return false;
1058   }
1059   return true;
1060 }
1061
1062 Instruction *InstCombiner::visitMalloc(Instruction &MI) {
1063   // If we have a malloc call which is only used in any amount of comparisons
1064   // to null and free calls, delete the calls and replace the comparisons with
1065   // true or false as appropriate.
1066   if (IsOnlyNullComparedAndFreed(MI)) {
1067     for (Value::use_iterator UI = MI.use_begin(), UE = MI.use_end();
1068          UI != UE;) {
1069       // We can assume that every remaining use is a free call or an icmp eq/ne
1070       // to null, so the cast is safe.
1071       Instruction *I = cast<Instruction>(*UI);
1072
1073       // Early increment here, as we're about to get rid of the user.
1074       ++UI;
1075
1076       if (isFreeCall(I)) {
1077         EraseInstFromFunction(*cast<CallInst>(I));
1078         continue;
1079       }
1080       // Again, the cast is safe.
1081       ICmpInst *C = cast<ICmpInst>(I);
1082       ReplaceInstUsesWith(*C, ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(C->getContext()),
1083                                                C->isFalseWhenEqual()));
1084       EraseInstFromFunction(*C);
1085     }
1086     return EraseInstFromFunction(MI);
1087   }
1088   return 0;
1089 }
1090
1091
1092
1093 Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
1094   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
1095
1096   // free undef -> unreachable.
1097   if (isa<UndefValue>(Op)) {
1098     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
1099     Builder->CreateStore(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
1100                          UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())));
1101     return EraseInstFromFunction(FI);
1102   }
1103
1104   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
1105   // when lots of inlining happens.
1106   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
1107     return EraseInstFromFunction(FI);
1108
1109   return 0;
1110 }
1111
1112
1113
1114 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
1115   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
1116   Value *X = 0;
1117   BasicBlock *TrueDest;
1118   BasicBlock *FalseDest;
1119   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
1120       !isa<Constant>(X)) {
1121     // Swap Destinations and condition...
1122     BI.setCondition(X);
1123     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1124     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1125     return &BI;
1126   }
1127
1128   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
1129   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
1130   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1131                              TrueDest, FalseDest)) &&
1132       BI.getCondition()->hasOneUse())
1133     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
1134         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
1135       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
1136       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
1137
1138       // Swap Destinations and condition.
1139       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1140       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1141       Worklist.Add(Cond);
1142       return &BI;
1143     }
1144
1145   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
1146   ICmpInst::Predicate IPred;
1147   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1148                       TrueDest, FalseDest)) &&
1149       BI.getCondition()->hasOneUse())
1150     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1151         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1152         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
1153       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
1154       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
1155       // Swap Destinations and condition.
1156       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1157       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1158       Worklist.Add(Cond);
1159       return &BI;
1160     }
1161
1162   return 0;
1163 }
1164
1165 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
1166   Value *Cond = SI.getCondition();
1167   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
1168     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
1169       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1170         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
1171         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
1172           SI.setOperand(i,
1173                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
1174                                                 AddRHS));
1175         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
1176         Worklist.Add(I);
1177         return &SI;
1178       }
1179   }
1180   return 0;
1181 }
1182
1183 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
1184   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
1185
1186   if (!EV.hasIndices())
1187     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
1188
1189   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
1190     if (isa<UndefValue>(C))
1191       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
1192
1193     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
1194       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
1195
1196     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
1197       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
1198       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
1199       if (EV.getNumIndices() > 1)
1200         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
1201         // first index
1202         return ExtractValueInst::Create(V, EV.getIndices().slice(1));
1203       else
1204         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
1205     }
1206     return 0; // Can't handle other constants
1207   }
1208   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
1209     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
1210     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
1211     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
1212          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
1213          exti != exte && insi != inse;
1214          ++exti, ++insi) {
1215       if (*insi != *exti)
1216         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
1217         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
1218         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
1219         // operand of the insert. i.e., replace
1220         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1221         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
1222         // with
1223         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
1224         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
1225                                         EV.getIndices());
1226     }
1227     if (exti == exte && insi == inse)
1228       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
1229       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1230       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
1231       // with "i32 42"
1232       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
1233     if (exti == exte) {
1234       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
1235       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1236       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
1237       // with
1238       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
1239       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
1240       // by switching the order of the insert and extract (though the
1241       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
1242       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
1243                                                  EV.getIndices());
1244       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
1245                                      makeArrayRef(insi, inse));
1246     }
1247     if (insi == inse)
1248       // The insert list is a prefix of the extract list
1249       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
1250       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
1251       // i.e., replace
1252       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1253       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
1254       // with
1255       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
1256       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(),
1257                                       makeArrayRef(exti, exte));
1258   }
1259   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
1260     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
1261     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
1262     // just get one value.
1263     if (II->hasOneUse()) {
1264       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
1265       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
1266       // and replace it with a traditional binary instruction.
1267       switch (II->getIntrinsicID()) {
1268       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1269       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1270         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1271           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1272           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1273           EraseInstFromFunction(*II);
1274           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
1275         }
1276
1277         // If the normal result of the add is dead, and the RHS is a constant,
1278         // we can transform this into a range comparison.
1279         // overflow = uadd a, -4  -->  overflow = icmp ugt a, 3
1280         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::uadd_with_overflow)
1281           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1)))
1282             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, II->getArgOperand(0),
1283                                 ConstantExpr::getNot(CI));
1284         break;
1285       case Intrinsic::usub_with_overflow:
1286       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1287         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1288           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1289           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1290           EraseInstFromFunction(*II);
1291           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
1292         }
1293         break;
1294       case Intrinsic::umul_with_overflow:
1295       case Intrinsic::smul_with_overflow:
1296         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1297           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1298           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1299           EraseInstFromFunction(*II);
1300           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
1301         }
1302         break;
1303       default:
1304         break;
1305       }
1306     }
1307   }
1308   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Agg))
1309     // If the (non-volatile) load only has one use, we can rewrite this to a
1310     // load from a GEP. This reduces the size of the load.
1311     // FIXME: If a load is used only by extractvalue instructions then this
1312     //        could be done regardless of having multiple uses.
1313     if (!L->isVolatile() && L->hasOneUse()) {
1314       // extractvalue has integer indices, getelementptr has Value*s. Convert.
1315       SmallVector<Value*, 4> Indices;
1316       // Prefix an i32 0 since we need the first element.
1317       Indices.push_back(Builder->getInt32(0));
1318       for (ExtractValueInst::idx_iterator I = EV.idx_begin(), E = EV.idx_end();
1319             I != E; ++I)
1320         Indices.push_back(Builder->getInt32(*I));
1321
1322       // We need to insert these at the location of the old load, not at that of
1323       // the extractvalue.
1324       Builder->SetInsertPoint(L->getParent(), L);
1325       Value *GEP = Builder->CreateInBoundsGEP(L->getPointerOperand(),
1326                                               Indices.begin(), Indices.end());
1327       // Returning the load directly will cause the main loop to insert it in
1328       // the wrong spot, so use ReplaceInstUsesWith().
1329       return ReplaceInstUsesWith(EV, Builder->CreateLoad(GEP));
1330     }
1331   // We could simplify extracts from other values. Note that nested extracts may
1332   // already be simplified implicitly by the above: extract (extract (insert) )
1333   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
1334   // the value inserted, if appropriate. Similarly for extracts from single-use
1335   // loads: extract (extract (load)) will be translated to extract (load (gep))
1336   // and if again single-use then via load (gep (gep)) to load (gep).
1337   // However, double extracts from e.g. function arguments or return values
1338   // aren't handled yet.
1339   return 0;
1340 }
1341
1342
1343
1344
1345 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
1346 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
1347 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
1348 /// end of its block.
1349 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
1350   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
1351
1352   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1353   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
1354     return false;
1355
1356   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
1357   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
1358         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
1359     return false;
1360
1361   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
1362   // the end of block that could change the value.
1363   if (I->mayReadFromMemory()) {
1364     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
1365          Scan != E; ++Scan)
1366       if (Scan->mayWriteToMemory())
1367         return false;
1368   }
1369
1370   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
1371
1372   I->moveBefore(InsertPos);
1373   ++NumSunkInst;
1374   return true;
1375 }
1376
1377
1378 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
1379 /// all reachable code to the worklist.
1380 ///
1381 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
1382 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
1383 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
1384 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
1385 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
1386 ///
1387 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
1388                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
1389                                        InstCombiner &IC,
1390                                        const TargetData *TD) {
1391   bool MadeIRChange = false;
1392   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
1393   Worklist.push_back(BB);
1394
1395   SmallVector<Instruction*, 128> InstrsForInstCombineWorklist;
1396   DenseMap<ConstantExpr*, Constant*> FoldedConstants;
1397
1398   do {
1399     BB = Worklist.pop_back_val();
1400
1401     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
1402     if (!Visited.insert(BB)) continue;
1403
1404     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
1405       Instruction *Inst = BBI++;
1406
1407       // DCE instruction if trivially dead.
1408       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
1409         ++NumDeadInst;
1410         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
1411         Inst->eraseFromParent();
1412         continue;
1413       }
1414
1415       // ConstantProp instruction if trivially constant.
1416       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
1417         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
1418           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
1419                        << *Inst << '\n');
1420           Inst->replaceAllUsesWith(C);
1421           ++NumConstProp;
1422           Inst->eraseFromParent();
1423           continue;
1424         }
1425
1426       if (TD) {
1427         // See if we can constant fold its operands.
1428         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
1429              i != e; ++i) {
1430           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
1431           if (CE == 0) continue;
1432
1433           Constant*& FoldRes = FoldedConstants[CE];
1434           if (!FoldRes)
1435             FoldRes = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
1436           if (!FoldRes)
1437             FoldRes = CE;
1438
1439           if (FoldRes != CE) {
1440             *i = FoldRes;
1441             MadeIRChange = true;
1442           }
1443         }
1444       }
1445
1446       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
1447     }
1448
1449     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
1450     // constant, only visit the reachable successor.
1451     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1452     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1453       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
1454         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
1455         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
1456         Worklist.push_back(ReachableBB);
1457         continue;
1458       }
1459     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1460       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
1461         // See if this is an explicit destination.
1462         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1463           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
1464             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
1465             Worklist.push_back(ReachableBB);
1466             continue;
1467           }
1468
1469         // Otherwise it is the default destination.
1470         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
1471         continue;
1472       }
1473     }
1474
1475     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1476       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
1477   } while (!Worklist.empty());
1478
1479   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
1480   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
1481   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
1482   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
1483   // some N^2 behavior in pathological cases.
1484   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
1485                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
1486
1487   return MadeIRChange;
1488 }
1489
1490 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
1491   MadeIRChange = false;
1492
1493   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
1494         << F.getNameStr() << "\n");
1495
1496   {
1497     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
1498     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
1499     // track of which blocks we visit.
1500     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
1501     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
1502
1503     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
1504     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
1505     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
1506     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
1507       if (!Visited.count(BB)) {
1508         Instruction *Term = BB->getTerminator();
1509         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
1510           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
1511
1512           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
1513           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
1514           // going to do one without it.
1515           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
1516             ++NumDeadInst;
1517             MadeIRChange = true;
1518           }
1519
1520           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
1521           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
1522           if (!I->getType()->isVoidTy())
1523             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
1524           I->eraseFromParent();
1525         }
1526       }
1527   }
1528
1529   while (!Worklist.isEmpty()) {
1530     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
1531     if (I == 0) continue;  // skip null values.
1532
1533     // Check to see if we can DCE the instruction.
1534     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1535       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
1536       EraseInstFromFunction(*I);
1537       ++NumDeadInst;
1538       MadeIRChange = true;
1539       continue;
1540     }
1541
1542     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
1543     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
1544       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
1545         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
1546
1547         // Add operands to the worklist.
1548         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
1549         ++NumConstProp;
1550         EraseInstFromFunction(*I);
1551         MadeIRChange = true;
1552         continue;
1553       }
1554
1555     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
1556     if (I->hasOneUse()) {
1557       BasicBlock *BB = I->getParent();
1558       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
1559       BasicBlock *UserParent;
1560
1561       // Get the block the use occurs in.
1562       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
1563         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
1564       else
1565         UserParent = UserInst->getParent();
1566
1567       if (UserParent != BB) {
1568         bool UserIsSuccessor = false;
1569         // See if the user is one of our successors.
1570         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1571           if (*SI == UserParent) {
1572             UserIsSuccessor = true;
1573             break;
1574           }
1575
1576         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
1577         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
1578         // otherwise), we can keep going.
1579         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
1580           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
1581           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
1582       }
1583     }
1584
1585     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
1586     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
1587     Builder->SetCurrentDebugLocation(I->getDebugLoc());
1588
1589 #ifndef NDEBUG
1590     std::string OrigI;
1591 #endif
1592     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
1593     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
1594
1595     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
1596       ++NumCombined;
1597       // Should we replace the old instruction with a new one?
1598       if (Result != I) {
1599         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
1600                      << "    New = " << *Result << '\n');
1601
1602         if (!I->getDebugLoc().isUnknown())
1603           Result->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1604         // Everything uses the new instruction now.
1605         I->replaceAllUsesWith(Result);
1606
1607         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
1608         Worklist.Add(Result);
1609         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
1610
1611         // Move the name to the new instruction first.
1612         Result->takeName(I);
1613
1614         // Insert the new instruction into the basic block...
1615         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
1616         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
1617
1618         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
1619           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
1620             ++InsertPos;
1621
1622         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
1623
1624         EraseInstFromFunction(*I);
1625       } else {
1626 #ifndef NDEBUG
1627         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
1628                      << "    New = " << *I << '\n');
1629 #endif
1630
1631         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
1632         // if so, remove it.
1633         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1634           EraseInstFromFunction(*I);
1635         } else {
1636           Worklist.Add(I);
1637           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
1638         }
1639       }
1640       MadeIRChange = true;
1641     }
1642   }
1643
1644   Worklist.Zap();
1645   return MadeIRChange;
1646 }
1647
1648
1649 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
1650   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
1651
1652
1653   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
1654   /// instructions into the worklist when they are created.
1655   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter>
1656     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
1657                InstCombineIRInserter(Worklist));
1658   Builder = &TheBuilder;
1659
1660   bool EverMadeChange = false;
1661
1662   // Lower dbg.declare intrinsics otherwise their value may be clobbered
1663   // by instcombiner.
1664   EverMadeChange = LowerDbgDeclare(F);
1665
1666   // Iterate while there is work to do.
1667   unsigned Iteration = 0;
1668   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
1669     EverMadeChange = true;
1670
1671   Builder = 0;
1672   return EverMadeChange;
1673 }
1674
1675 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
1676   return new InstCombiner();
1677 }