Revert 141203. InstCombine is looping on unit tests.
[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/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/Support/ValueHandle.h"
50 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
51 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
52 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
53 #include "llvm-c/Initialization.h"
54 #include <algorithm>
55 #include <climits>
56 using namespace llvm;
57 using namespace llvm::PatternMatch;
58
59 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
60 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
61 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
62 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
63 STATISTIC(NumExpand,    "Number of expansions");
64 STATISTIC(NumFactor   , "Number of factorizations");
65 STATISTIC(NumReassoc  , "Number of reassociations");
66
67 // Initialization Routines
68 void llvm::initializeInstCombine(PassRegistry &Registry) {
69   initializeInstCombinerPass(Registry);
70 }
71
72 void LLVMInitializeInstCombine(LLVMPassRegistryRef R) {
73   initializeInstCombine(*unwrap(R));
74 }
75
76 char InstCombiner::ID = 0;
77 INITIALIZE_PASS(InstCombiner, "instcombine",
78                 "Combine redundant instructions", false, false)
79
80 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
81   AU.setPreservesCFG();
82 }
83
84
85 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
86 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
87 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
88 bool InstCombiner::ShouldChangeType(Type *From, Type *To) const {
89   assert(From->isIntegerTy() && To->isIntegerTy());
90   
91   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
92   if (!TD) return false;
93   
94   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
95   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
96   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
97   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
98   
99   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
100   // type, don't do the transformation.
101   if (FromLegal && !ToLegal)
102     return false;
103   
104   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
105   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
106   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
107     return false;
108   
109   return true;
110 }
111
112 // Return true, if No Signed Wrap should be maintained for I.
113 // The No Signed Wrap flag can be kept if the operation "B (I.getOpcode) C",
114 // where both B and C should be ConstantInts, results in a constant that does
115 // not overflow. This function only handles the Add and Sub opcodes. For
116 // all other opcodes, the function conservatively returns false.
117 static bool MaintainNoSignedWrap(BinaryOperator &I, Value *B, Value *C) {
118   OverflowingBinaryOperator *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(&I);
119   if (!OBO || !OBO->hasNoSignedWrap()) {
120     return false;
121   }
122
123   // We reason about Add and Sub Only.
124   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
125   if (Opcode != Instruction::Add && 
126       Opcode != Instruction::Sub) {
127     return false;
128   }
129
130   ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(B);
131   ConstantInt *CC = dyn_cast<ConstantInt>(C);
132
133   if (!CB || !CC) {
134     return false;
135   }
136
137   const APInt &BVal = CB->getValue();
138   const APInt &CVal = CC->getValue();
139   bool Overflow = false;
140
141   if (Opcode == Instruction::Add) {
142     BVal.sadd_ov(CVal, Overflow);
143   } else {
144     BVal.ssub_ov(CVal, Overflow);
145   }
146
147   return !Overflow;
148 }
149
150 /// SimplifyAssociativeOrCommutative - This performs a few simplifications for
151 /// operators which are associative or commutative:
152 //
153 //  Commutative operators:
154 //
155 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
156 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
157 //     binary operators.
158 //
159 //  Associative operators:
160 //
161 //  2. Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
162 //  3. Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
163 //
164 //  Associative and commutative operators:
165 //
166 //  4. Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
167 //  5. Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
168 //  6. Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
169 //     if C1 and C2 are constants.
170 //
171 bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
172   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
173   bool Changed = false;
174
175   do {
176     // Order operands such that they are listed from right (least complex) to
177     // left (most complex).  This puts constants before unary operators before
178     // binary operators.
179     if (I.isCommutative() && getComplexity(I.getOperand(0)) <
180         getComplexity(I.getOperand(1)))
181       Changed = !I.swapOperands();
182
183     BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
184     BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
185
186     if (I.isAssociative()) {
187       // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
188       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
189         Value *A = Op0->getOperand(0);
190         Value *B = Op0->getOperand(1);
191         Value *C = I.getOperand(1);
192
193         // Does "B op C" simplify?
194         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD)) {
195           // It simplifies to V.  Form "A op V".
196           I.setOperand(0, A);
197           I.setOperand(1, V);
198           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
199           // preserved by the reassociation.
200           if (MaintainNoSignedWrap(I, B, C) &&
201               (!Op0 || (isa<BinaryOperator>(Op0) && Op0->hasNoSignedWrap()))) {
202             // Note: this is only valid because SimplifyBinOp doesn't look at
203             // the operands to Op0.
204             I.clearSubclassOptionalData();
205             I.setHasNoSignedWrap(true);
206           } else {
207             I.clearSubclassOptionalData();
208           }
209             
210           Changed = true;
211           ++NumReassoc;
212           continue;
213         }
214       }
215
216       // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
217       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
218         Value *A = I.getOperand(0);
219         Value *B = Op1->getOperand(0);
220         Value *C = Op1->getOperand(1);
221
222         // Does "A op B" simplify?
223         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD)) {
224           // It simplifies to V.  Form "V op C".
225           I.setOperand(0, V);
226           I.setOperand(1, C);
227           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
228           // preserved by the reassociation.
229           I.clearSubclassOptionalData();
230           Changed = true;
231           ++NumReassoc;
232           continue;
233         }
234       }
235     }
236
237     if (I.isAssociative() && I.isCommutative()) {
238       // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
239       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
240         Value *A = Op0->getOperand(0);
241         Value *B = Op0->getOperand(1);
242         Value *C = I.getOperand(1);
243
244         // Does "C op A" simplify?
245         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
246           // It simplifies to V.  Form "V op B".
247           I.setOperand(0, V);
248           I.setOperand(1, B);
249           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
250           // preserved by the reassociation.
251           I.clearSubclassOptionalData();
252           Changed = true;
253           ++NumReassoc;
254           continue;
255         }
256       }
257
258       // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
259       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
260         Value *A = I.getOperand(0);
261         Value *B = Op1->getOperand(0);
262         Value *C = Op1->getOperand(1);
263
264         // Does "C op A" simplify?
265         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
266           // It simplifies to V.  Form "B op V".
267           I.setOperand(0, B);
268           I.setOperand(1, V);
269           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
270           // preserved by the reassociation.
271           I.clearSubclassOptionalData();
272           Changed = true;
273           ++NumReassoc;
274           continue;
275         }
276       }
277
278       // Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
279       // if C1 and C2 are constants.
280       if (Op0 && Op1 &&
281           Op0->getOpcode() == Opcode && Op1->getOpcode() == Opcode &&
282           isa<Constant>(Op0->getOperand(1)) &&
283           isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
284           Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
285         Value *A = Op0->getOperand(0);
286         Constant *C1 = cast<Constant>(Op0->getOperand(1));
287         Value *B = Op1->getOperand(0);
288         Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
289
290         Constant *Folded = ConstantExpr::get(Opcode, C1, C2);
291         BinaryOperator *New = BinaryOperator::Create(Opcode, A, B);
292         InsertNewInstWith(New, I);
293         New->takeName(Op1);
294         I.setOperand(0, New);
295         I.setOperand(1, Folded);
296         // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
297         // preserved by the reassociation.
298         I.clearSubclassOptionalData();
299
300         Changed = true;
301         continue;
302       }
303     }
304
305     // No further simplifications.
306     return Changed;
307   } while (1);
308 }
309
310 /// LeftDistributesOverRight - Whether "X LOp (Y ROp Z)" is always equal to
311 /// "(X LOp Y) ROp (X LOp Z)".
312 static bool LeftDistributesOverRight(Instruction::BinaryOps LOp,
313                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
314   switch (LOp) {
315   default:
316     return false;
317
318   case Instruction::And:
319     // And distributes over Or and Xor.
320     switch (ROp) {
321     default:
322       return false;
323     case Instruction::Or:
324     case Instruction::Xor:
325       return true;
326     }
327
328   case Instruction::Mul:
329     // Multiplication distributes over addition and subtraction.
330     switch (ROp) {
331     default:
332       return false;
333     case Instruction::Add:
334     case Instruction::Sub:
335       return true;
336     }
337
338   case Instruction::Or:
339     // Or distributes over And.
340     switch (ROp) {
341     default:
342       return false;
343     case Instruction::And:
344       return true;
345     }
346   }
347 }
348
349 /// RightDistributesOverLeft - Whether "(X LOp Y) ROp Z" is always equal to
350 /// "(X ROp Z) LOp (Y ROp Z)".
351 static bool RightDistributesOverLeft(Instruction::BinaryOps LOp,
352                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
353   if (Instruction::isCommutative(ROp))
354     return LeftDistributesOverRight(ROp, LOp);
355   // TODO: It would be nice to handle division, aka "(X + Y)/Z = X/Z + Y/Z",
356   // but this requires knowing that the addition does not overflow and other
357   // such subtleties.
358   return false;
359 }
360
361 /// SimplifyUsingDistributiveLaws - This tries to simplify binary operations
362 /// which some other binary operation distributes over either by factorizing
363 /// out common terms (eg "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)") or expanding out if this
364 /// results in simplifications (eg: "A & (B | C) -> (A&B) | (A&C)" if this is
365 /// a win).  Returns the simplified value, or null if it didn't simplify.
366 Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
367   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
368   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
369   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
370   Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode(); // op
371
372   // Factorization.
373   if (Op0 && Op1 && Op0->getOpcode() == Op1->getOpcode()) {
374     // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
375     // a common term.
376     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
377     Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
378     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
379
380     // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
381     bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
382
383     // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
384     if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
385       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
386       // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
387       if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
388         if (A != C)
389           std::swap(C, D);
390         // Consider forming "A op' (B op D)".
391         // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
392         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, TD);
393         // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
394         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
395         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
396           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, Op1->getName());
397         if (V) {
398           ++NumFactor;
399           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
400           V->takeName(&I);
401           return V;
402         }
403       }
404
405     // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
406     if (RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
407       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
408       // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
409       if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
410         if (B != D)
411           std::swap(C, D);
412         // Consider forming "(A op C) op' B".
413         // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
414         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD);
415         // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
416         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
417         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
418           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, Op0->getName());
419         if (V) {
420           ++NumFactor;
421           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
422           V->takeName(&I);
423           return V;
424         }
425       }
426   }
427
428   // Expansion.
429   if (Op0 && RightDistributesOverLeft(Op0->getOpcode(), TopLevelOpcode)) {
430     // The instruction has the form "(A op' B) op C".  See if expanding it out
431     // to "(A op C) op' (B op C)" results in simplifications.
432     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
433     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
434
435     // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
436     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD))
437       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, TD)) {
438         // They do! Return "L op' R".
439         ++NumExpand;
440         // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
441         if ((L == A && R == B) ||
442             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == B && R == A))
443           return Op0;
444         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
445         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
446           return V;
447         // Otherwise, create a new instruction.
448         C = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
449         C->takeName(&I);
450         return C;
451       }
452   }
453
454   if (Op1 && LeftDistributesOverRight(TopLevelOpcode, Op1->getOpcode())) {
455     // The instruction has the form "A op (B op' C)".  See if expanding it out
456     // to "(A op B) op' (A op C)" results in simplifications.
457     Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
458     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op1->getOpcode(); // op'
459
460     // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
461     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, TD))
462       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD)) {
463         // They do! Return "L op' R".
464         ++NumExpand;
465         // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
466         if ((L == B && R == C) ||
467             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == C && R == B))
468           return Op1;
469         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
470         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
471           return V;
472         // Otherwise, create a new instruction.
473         A = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
474         A->takeName(&I);
475         return A;
476       }
477   }
478
479   return 0;
480 }
481
482 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
483 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
484 //
485 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
486   if (BinaryOperator::isNeg(V))
487     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
488
489   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
490   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
491     return ConstantExpr::getNeg(C);
492
493   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
494     if (C->getType()->getElementType()->isIntegerTy())
495       return ConstantExpr::getNeg(C);
496
497   return 0;
498 }
499
500 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
501 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
502 // form).
503 //
504 Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V) const {
505   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
506     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
507
508   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
509   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
510     return ConstantExpr::getFNeg(C);
511
512   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
513     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPointTy())
514       return ConstantExpr::getFNeg(C);
515
516   return 0;
517 }
518
519 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
520                                              InstCombiner *IC) {
521   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
522     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
523   }
524
525   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
526   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
527   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
528
529   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
530     if (ConstIsRHS)
531       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
532     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
533   }
534
535   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
536   if (!ConstIsRHS)
537     std::swap(Op0, Op1);
538   
539   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
540     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
541                                     SO->getName()+".op");
542   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
543     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
544                                    SO->getName()+".cmp");
545   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
546     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
547                                    SO->getName()+".cmp");
548   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
549 }
550
551 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
552 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
553 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
554 // not have a second operand.
555 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
556   // Don't modify shared select instructions
557   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
558   Value *TV = SI->getOperand(1);
559   Value *FV = SI->getOperand(2);
560
561   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
562     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
563     if (SI->getType()->isIntegerTy(1)) return 0;
564
565     // If it's a bitcast involving vectors, make sure it has the same number of
566     // elements on both sides.
567     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(&Op)) {
568       VectorType *DestTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getDestTy());
569       VectorType *SrcTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getSrcTy());
570
571       // Verify that either both or neither are vectors.
572       if ((SrcTy == NULL) != (DestTy == NULL)) return 0;
573       // If vectors, verify that they have the same number of elements.
574       if (SrcTy && SrcTy->getNumElements() != DestTy->getNumElements())
575         return 0;
576     }
577     
578     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
579     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, this);
580
581     return SelectInst::Create(SI->getCondition(),
582                               SelectTrueVal, SelectFalseVal);
583   }
584   return 0;
585 }
586
587
588 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
589 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
590 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
591 ///
592 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
593   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
594   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
595   if (NumPHIValues == 0)
596     return 0;
597   
598   // We normally only transform phis with a single use.  However, if a PHI has
599   // multiple uses and they are all the same operation, we can fold *all* of the
600   // uses into the PHI.
601   if (!PN->hasOneUse()) {
602     // Walk the use list for the instruction, comparing them to I.
603     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
604          UI != E; ++UI) {
605       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
606       if (User != &I && !I.isIdenticalTo(User))
607         return 0;
608     }
609     // Otherwise, we can replace *all* users with the new PHI we form.
610   }
611   
612   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
613   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
614   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
615   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
616   // their computation can be expensive without a cost model.
617   BasicBlock *NonConstBB = 0;
618   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
619     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
620     if (isa<Constant>(InVal) && !isa<ConstantExpr>(InVal))
621       continue;
622
623     if (isa<PHINode>(InVal)) return 0;  // Itself a phi.
624     if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
625     
626     NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
627
628     // If the InVal is an invoke at the end of the pred block, then we can't
629     // insert a computation after it without breaking the edge.
630     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
631       if (II->getParent() == NonConstBB)
632         return 0;
633     
634     // If the incoming non-constant value is in I's block, we will remove one
635     // instruction, but insert another equivalent one, leading to infinite
636     // instcombine.
637     if (NonConstBB == I.getParent())
638       return 0;
639   }
640   
641   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
642   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
643   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
644   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
645   if (NonConstBB != 0) {
646     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
647     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
648   }
649
650   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
651   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), PN->getNumIncomingValues());
652   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
653   NewPN->takeName(PN);
654   
655   // If we are going to have to insert a new computation, do so right before the
656   // predecessors terminator.
657   if (NonConstBB)
658     Builder->SetInsertPoint(NonConstBB->getTerminator());
659   
660   // Next, add all of the operands to the PHI.
661   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
662     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
663     // not the true/false values.
664     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
665     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
666     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
667     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
668       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
669       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
670       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
671       Value *InV = 0;
672       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
673         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
674       else
675         InV = Builder->CreateSelect(PN->getIncomingValue(i),
676                                     TrueVInPred, FalseVInPred, "phitmp");
677       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
678     }
679   } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I)) {
680     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
681     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
682       Value *InV = 0;
683       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
684         InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
685       else if (isa<ICmpInst>(CI))
686         InV = Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
687                                   C, "phitmp");
688       else
689         InV = Builder->CreateFCmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
690                                   C, "phitmp");
691       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
692     }
693   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
694     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
695     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
696       Value *InV = 0;
697       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
698         InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
699       else
700         InV = Builder->CreateBinOp(cast<BinaryOperator>(I).getOpcode(),
701                                    PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp");
702       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
703     }
704   } else { 
705     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
706     Type *RetTy = CI->getType();
707     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
708       Value *InV;
709       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
710         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
711       else 
712         InV = Builder->CreateCast(CI->getOpcode(),
713                                 PN->getIncomingValue(i), I.getType(), "phitmp");
714       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
715     }
716   }
717   
718   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
719        UI != E; ) {
720     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
721     if (User == &I) continue;
722     ReplaceInstUsesWith(*User, NewPN);
723     EraseInstFromFunction(*User);
724   }
725   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
726 }
727
728 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
729 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
730 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
731 /// resultant element type, otherwise return null.
732 Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *Ty, int64_t Offset, 
733                                           SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
734   if (!TD) return 0;
735   if (!Ty->isSized()) return 0;
736   
737   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
738   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
739   // is something like [0 x {int, int}]
740   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
741   int64_t FirstIdx = 0;
742   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
743     FirstIdx = Offset/TySize;
744     Offset -= FirstIdx*TySize;
745     
746     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
747     if (Offset < 0) {
748       --FirstIdx;
749       Offset += TySize;
750       assert(Offset >= 0);
751     }
752     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
753   }
754   
755   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
756     
757   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
758   while (Offset) {
759     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
760     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
761       return 0;
762     
763     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
764       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
765       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
766              "Offset must stay within the indexed type");
767       
768       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
769       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
770                                             Elt));
771       
772       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
773       Ty = STy->getElementType(Elt);
774     } else if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
775       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
776       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
777       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
778       Offset %= EltSize;
779       Ty = AT->getElementType();
780     } else {
781       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
782       return 0;
783     }
784   }
785   
786   return Ty;
787 }
788
789 static bool shouldMergeGEPs(GEPOperator &GEP, GEPOperator &Src) {
790   // If this GEP has only 0 indices, it is the same pointer as
791   // Src. If Src is not a trivial GEP too, don't combine
792   // the indices.
793   if (GEP.hasAllZeroIndices() && !Src.hasAllZeroIndices() &&
794       !Src.hasOneUse())
795     return false;
796   return true;
797 }
798
799 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
800   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
801
802   if (Value *V = SimplifyGEPInst(Ops, TD))
803     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
804
805   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
806
807   // Eliminate unneeded casts for indices, and replace indices which displace
808   // by multiples of a zero size type with zero.
809   if (TD) {
810     bool MadeChange = false;
811     Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(GEP.getContext());
812
813     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
814     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
815          I != E; ++I, ++GTI) {
816       // Skip indices into struct types.
817       SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(*GTI);
818       if (!SeqTy) continue;
819
820       // If the element type has zero size then any index over it is equivalent
821       // to an index of zero, so replace it with zero if it is not zero already.
822       if (SeqTy->getElementType()->isSized() &&
823           TD->getTypeAllocSize(SeqTy->getElementType()) == 0)
824         if (!isa<Constant>(*I) || !cast<Constant>(*I)->isNullValue()) {
825           *I = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
826           MadeChange = true;
827         }
828
829       if ((*I)->getType() != IntPtrTy) {
830         // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink
831         // it to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
832         // This explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
833         *I = Builder->CreateIntCast(*I, IntPtrTy, true);
834         MadeChange = true;
835       }
836     }
837     if (MadeChange) return &GEP;
838   }
839
840   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
841   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
842   // getelementptr instructions into a single instruction.
843   //
844   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
845     if (!shouldMergeGEPs(*cast<GEPOperator>(&GEP), *Src))
846       return 0;
847
848     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
849     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
850     // avoids us creating a TON of code in some cases.
851     if (GEPOperator *SrcGEP =
852           dyn_cast<GEPOperator>(Src->getOperand(0)))
853       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2 && shouldMergeGEPs(*Src, *SrcGEP))
854         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
855
856     SmallVector<Value*, 8> Indices;
857
858     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
859     bool EndsWithSequential = false;
860     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
861          I != E; ++I)
862       EndsWithSequential = !(*I)->isStructTy();
863
864     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
865     if (EndsWithSequential) {
866       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
867       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
868       //
869       Value *Sum;
870       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
871       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
872       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
873         Sum = GO1;
874       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
875         Sum = SO1;
876       } else {
877         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
878         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
879         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
880         // normalized.
881         if (SO1->getType() != GO1->getType())
882           return 0;
883         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
884       }
885
886       // Update the GEP in place if possible.
887       if (Src->getNumOperands() == 2) {
888         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
889         GEP.setOperand(1, Sum);
890         return &GEP;
891       }
892       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
893       Indices.push_back(Sum);
894       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
895     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
896                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
897                Src->getNumOperands() != 1) {
898       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
899       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
900       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
901     }
902
903     if (!Indices.empty())
904       return (GEP.isInBounds() && Src->isInBounds()) ?
905         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices,
906                                           GEP.getName()) :
907         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
908   }
909
910   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
911   Value *StrippedPtr = PtrOp->stripPointerCasts();
912   PointerType *StrippedPtrTy =cast<PointerType>(StrippedPtr->getType());
913   if (StrippedPtr != PtrOp &&
914     StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
915
916     bool HasZeroPointerIndex = false;
917     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
918       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
919
920     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
921     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
922     //
923     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
924     //           into     : GEP i8* X, ...
925     //
926     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
927     if (HasZeroPointerIndex) {
928       PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
929       if (ArrayType *CATy =
930           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
931         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
932         if (CATy->getElementType() == StrippedPtrTy->getElementType()) {
933           // -> GEP i8* X, ...
934           SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
935           GetElementPtrInst *Res =
936             GetElementPtrInst::Create(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
937           Res->setIsInBounds(GEP.isInBounds());
938           return Res;
939         }
940         
941         if (ArrayType *XATy =
942               dyn_cast<ArrayType>(StrippedPtrTy->getElementType())){
943           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
944           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
945             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
946             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
947             // to an array of the same type as the destination pointer
948             // array.  Because the array type is never stepped over (there
949             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
950             GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
951             return &GEP;
952           }
953         }
954       }
955     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
956       // Transform things like:
957       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
958       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
959       Type *SrcElTy = StrippedPtrTy->getElementType();
960       Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
961       if (TD && SrcElTy->isArrayTy() &&
962           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
963           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
964         Value *Idx[2];
965         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
966         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
967         Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
968           Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()) :
969           Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
970         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
971         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
972       }
973       
974       // Transform things like:
975       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
976       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
977       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
978       
979       if (TD && SrcElTy->isArrayTy() && ResElTy->isIntegerTy(8)) {
980         uint64_t ArrayEltSize =
981             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
982         
983         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
984         // allow either a mul, shift, or constant here.
985         Value *NewIdx = 0;
986         ConstantInt *Scale = 0;
987         if (ArrayEltSize == 1) {
988           NewIdx = GEP.getOperand(1);
989           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
990         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
991           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
992           Scale = CI;
993         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
994           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
995               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
996             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
997             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
998             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
999                                      1ULL << ShAmtVal);
1000             NewIdx = Inst->getOperand(0);
1001           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
1002                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
1003             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
1004             NewIdx = Inst->getOperand(0);
1005           }
1006         }
1007         
1008         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
1009         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
1010         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
1011         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
1012         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
1013             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
1014           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
1015                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
1016           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
1017             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
1018                                                        false /*ZExt*/);
1019             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
1020           }
1021
1022           // Insert the new GEP instruction.
1023           Value *Idx[2];
1024           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GEP.getContext()));
1025           Idx[1] = NewIdx;
1026           Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
1027             Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()):
1028             Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1029           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1030           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1031         }
1032       }
1033     }
1034   }
1035
1036   /// See if we can simplify:
1037   ///   X = bitcast A* to B*
1038   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
1039   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
1040   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
1041   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
1042     if (TD &&
1043         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices() &&
1044         StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
1045
1046       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
1047       // a constant back from EmitGEPOffset.
1048       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP));
1049       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1050
1051       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
1052       // with a bitcast of the real input to the dest type.
1053       if (Offset == 0) {
1054         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
1055         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
1056         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
1057             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
1058           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
1059           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
1060             if (I != BCI) {
1061               I->takeName(BCI);
1062               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
1063               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
1064             }
1065             return &GEP;
1066           }
1067         }
1068         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
1069       }
1070       
1071       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
1072       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
1073       // GEP.
1074       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1075       Type *InTy =
1076         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
1077       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices)) {
1078         Value *NGEP = GEP.isInBounds() ?
1079           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices) :
1080           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices);
1081         
1082         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
1083           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
1084         NGEP->takeName(&GEP);
1085         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
1086       }
1087     }
1088   }    
1089     
1090   return 0;
1091 }
1092
1093
1094
1095 static bool IsOnlyNullComparedAndFreed(Value *V, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users,
1096                                        int Depth = 0) {
1097   if (Depth == 8)
1098     return false;
1099
1100   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
1101        UI != UE; ++UI) {
1102     User *U = *UI;
1103     if (isFreeCall(U)) {
1104       Users.push_back(U);
1105       continue;
1106     }
1107     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U)) {
1108       if (ICI->isEquality() && isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1))) {
1109         Users.push_back(ICI);
1110         continue;
1111       }
1112     }
1113     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(U)) {
1114       if (IsOnlyNullComparedAndFreed(BCI, Users, Depth+1)) {
1115         Users.push_back(BCI);
1116         continue;
1117       }
1118     }
1119     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
1120       if (IsOnlyNullComparedAndFreed(GEPI, Users, Depth+1)) {
1121         Users.push_back(GEPI);
1122         continue;
1123       }
1124     }
1125     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U)) {
1126       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
1127           II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
1128         Users.push_back(II);
1129         continue;
1130       }
1131     }
1132     return false;
1133   }
1134   return true;
1135 }
1136
1137 Instruction *InstCombiner::visitMalloc(Instruction &MI) {
1138   // If we have a malloc call which is only used in any amount of comparisons
1139   // to null and free calls, delete the calls and replace the comparisons with
1140   // true or false as appropriate.
1141   SmallVector<WeakVH, 64> Users;
1142   if (IsOnlyNullComparedAndFreed(&MI, Users)) {
1143     for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i) {
1144       Instruction *I = cast_or_null<Instruction>(&*Users[i]);
1145       if (!I) continue;
1146
1147       if (ICmpInst *C = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
1148         ReplaceInstUsesWith(*C,
1149                             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(C->getContext()),
1150                                              C->isFalseWhenEqual()));
1151       } else if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
1152         ReplaceInstUsesWith(*I, UndefValue::get(I->getType()));
1153       }
1154       EraseInstFromFunction(*I);
1155     }
1156     return EraseInstFromFunction(MI);
1157   }
1158   return 0;
1159 }
1160
1161
1162
1163 Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
1164   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
1165
1166   // free undef -> unreachable.
1167   if (isa<UndefValue>(Op)) {
1168     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
1169     Builder->CreateStore(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
1170                          UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())));
1171     return EraseInstFromFunction(FI);
1172   }
1173   
1174   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
1175   // when lots of inlining happens.
1176   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
1177     return EraseInstFromFunction(FI);
1178
1179   return 0;
1180 }
1181
1182
1183
1184 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
1185   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
1186   Value *X = 0;
1187   BasicBlock *TrueDest;
1188   BasicBlock *FalseDest;
1189   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
1190       !isa<Constant>(X)) {
1191     // Swap Destinations and condition...
1192     BI.setCondition(X);
1193     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1194     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1195     return &BI;
1196   }
1197
1198   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
1199   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
1200   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
1201                              TrueDest, FalseDest)) &&
1202       BI.getCondition()->hasOneUse())
1203     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
1204         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
1205       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
1206       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
1207       
1208       // Swap Destinations and condition.
1209       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1210       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1211       Worklist.Add(Cond);
1212       return &BI;
1213     }
1214
1215   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
1216   ICmpInst::Predicate IPred;
1217   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1218                       TrueDest, FalseDest)) &&
1219       BI.getCondition()->hasOneUse())
1220     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1221         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1222         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
1223       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
1224       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
1225       // Swap Destinations and condition.
1226       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
1227       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
1228       Worklist.Add(Cond);
1229       return &BI;
1230     }
1231
1232   return 0;
1233 }
1234
1235 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
1236   Value *Cond = SI.getCondition();
1237   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
1238     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
1239       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1240         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
1241         unsigned NumCases = SI.getNumCases();
1242         // Skip the first item since that's the default case.
1243         for (unsigned i = 1; i < NumCases; ++i) {
1244           ConstantInt* CaseVal = SI.getCaseValue(i);
1245           Constant* NewCaseVal = ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(CaseVal),
1246                                                       AddRHS);
1247           assert(isa<ConstantInt>(NewCaseVal) &&
1248                  "Result of expression should be constant");
1249           SI.setSuccessorValue(i, cast<ConstantInt>(NewCaseVal));
1250         }
1251         SI.setCondition(I->getOperand(0));
1252         Worklist.Add(I);
1253         return &SI;
1254       }
1255   }
1256   return 0;
1257 }
1258
1259 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
1260   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
1261
1262   if (!EV.hasIndices())
1263     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
1264
1265   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
1266     if (isa<UndefValue>(C))
1267       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
1268       
1269     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
1270       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
1271
1272     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
1273       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
1274       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
1275       if (EV.getNumIndices() > 1)
1276         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
1277         // first index
1278         return ExtractValueInst::Create(V, EV.getIndices().slice(1));
1279       else
1280         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
1281     }
1282     return 0; // Can't handle other constants
1283   } 
1284   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
1285     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
1286     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
1287     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
1288          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
1289          exti != exte && insi != inse;
1290          ++exti, ++insi) {
1291       if (*insi != *exti)
1292         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
1293         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
1294         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
1295         // operand of the insert. i.e., replace
1296         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1297         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
1298         // with
1299         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
1300         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
1301                                         EV.getIndices());
1302     }
1303     if (exti == exte && insi == inse)
1304       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
1305       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1306       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
1307       // with "i32 42"
1308       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
1309     if (exti == exte) {
1310       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
1311       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1312       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
1313       // with
1314       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
1315       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
1316       // by switching the order of the insert and extract (though the
1317       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
1318       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
1319                                                  EV.getIndices());
1320       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
1321                                      makeArrayRef(insi, inse));
1322     }
1323     if (insi == inse)
1324       // The insert list is a prefix of the extract list
1325       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
1326       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
1327       // i.e., replace
1328       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1329       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
1330       // with
1331       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
1332       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
1333                                       makeArrayRef(exti, exte));
1334   }
1335   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
1336     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
1337     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
1338     // just get one value.
1339     if (II->hasOneUse()) {
1340       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
1341       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
1342       // and replace it with a traditional binary instruction.
1343       switch (II->getIntrinsicID()) {
1344       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1345       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1346         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1347           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1348           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1349           EraseInstFromFunction(*II);
1350           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
1351         }
1352           
1353         // If the normal result of the add is dead, and the RHS is a constant,
1354         // we can transform this into a range comparison.
1355         // overflow = uadd a, -4  -->  overflow = icmp ugt a, 3
1356         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::uadd_with_overflow)
1357           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1)))
1358             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, II->getArgOperand(0),
1359                                 ConstantExpr::getNot(CI));
1360         break;
1361       case Intrinsic::usub_with_overflow:
1362       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1363         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1364           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1365           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1366           EraseInstFromFunction(*II);
1367           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
1368         }
1369         break;
1370       case Intrinsic::umul_with_overflow:
1371       case Intrinsic::smul_with_overflow:
1372         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1373           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1374           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1375           EraseInstFromFunction(*II);
1376           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
1377         }
1378         break;
1379       default:
1380         break;
1381       }
1382     }
1383   }
1384   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Agg))
1385     // If the (non-volatile) load only has one use, we can rewrite this to a
1386     // load from a GEP. This reduces the size of the load.
1387     // FIXME: If a load is used only by extractvalue instructions then this
1388     //        could be done regardless of having multiple uses.
1389     if (L->isSimple() && L->hasOneUse()) {
1390       // extractvalue has integer indices, getelementptr has Value*s. Convert.
1391       SmallVector<Value*, 4> Indices;
1392       // Prefix an i32 0 since we need the first element.
1393       Indices.push_back(Builder->getInt32(0));
1394       for (ExtractValueInst::idx_iterator I = EV.idx_begin(), E = EV.idx_end();
1395             I != E; ++I)
1396         Indices.push_back(Builder->getInt32(*I));
1397
1398       // We need to insert these at the location of the old load, not at that of
1399       // the extractvalue.
1400       Builder->SetInsertPoint(L->getParent(), L);
1401       Value *GEP = Builder->CreateInBoundsGEP(L->getPointerOperand(), Indices);
1402       // Returning the load directly will cause the main loop to insert it in
1403       // the wrong spot, so use ReplaceInstUsesWith().
1404       return ReplaceInstUsesWith(EV, Builder->CreateLoad(GEP));
1405     }
1406   // We could simplify extracts from other values. Note that nested extracts may
1407   // already be simplified implicitly by the above: extract (extract (insert) )
1408   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
1409   // the value inserted, if appropriate. Similarly for extracts from single-use
1410   // loads: extract (extract (load)) will be translated to extract (load (gep))
1411   // and if again single-use then via load (gep (gep)) to load (gep).
1412   // However, double extracts from e.g. function arguments or return values
1413   // aren't handled yet.
1414   return 0;
1415 }
1416
1417 enum Personality_Type {
1418   Unknown_Personality,
1419   GNU_Ada_Personality,
1420   GNU_CXX_Personality
1421 };
1422
1423 /// RecognizePersonality - See if the given exception handling personality
1424 /// function is one that we understand.  If so, return a description of it;
1425 /// otherwise return Unknown_Personality.
1426 static Personality_Type RecognizePersonality(Value *Pers) {
1427   Function *F = dyn_cast<Function>(Pers->stripPointerCasts());
1428   if (!F)
1429     return Unknown_Personality;
1430   return StringSwitch<Personality_Type>(F->getName())
1431     .Case("__gnat_eh_personality", GNU_Ada_Personality)
1432     .Case("__gxx_personality_v0", GNU_CXX_Personality)
1433     .Default(Unknown_Personality);
1434 }
1435
1436 /// isCatchAll - Return 'true' if the given typeinfo will match anything.
1437 static bool isCatchAll(Personality_Type Personality, Constant *TypeInfo) {
1438   switch (Personality) {
1439   case Unknown_Personality:
1440     return false;
1441   case GNU_Ada_Personality:
1442     // While __gnat_all_others_value will match any Ada exception, it doesn't
1443     // match foreign exceptions (or didn't, before gcc-4.7).
1444     return false;
1445   case GNU_CXX_Personality:
1446     return TypeInfo->isNullValue();
1447   }
1448   llvm_unreachable("Unknown personality!");
1449 }
1450
1451 static bool shorter_filter(const Value *LHS, const Value *RHS) {
1452   return
1453     cast<ArrayType>(LHS->getType())->getNumElements()
1454   <
1455     cast<ArrayType>(RHS->getType())->getNumElements();
1456 }
1457
1458 Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
1459   // The logic here should be correct for any real-world personality function.
1460   // However if that turns out not to be true, the offending logic can always
1461   // be conditioned on the personality function, like the catch-all logic is.
1462   Personality_Type Personality = RecognizePersonality(LI.getPersonalityFn());
1463
1464   // Simplify the list of clauses, eg by removing repeated catch clauses
1465   // (these are often created by inlining).
1466   bool MakeNewInstruction = false; // If true, recreate using the following:
1467   SmallVector<Value *, 16> NewClauses; // - Clauses for the new instruction;
1468   bool CleanupFlag = LI.isCleanup();   // - The new instruction is a cleanup.
1469
1470   SmallPtrSet<Value *, 16> AlreadyCaught; // Typeinfos known caught already.
1471   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumClauses(); i != e; ++i) {
1472     bool isLastClause = i + 1 == e;
1473     if (LI.isCatch(i)) {
1474       // A catch clause.
1475       Value *CatchClause = LI.getClause(i);
1476       Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CatchClause->stripPointerCasts());
1477
1478       // If we already saw this clause, there is no point in having a second
1479       // copy of it.
1480       if (AlreadyCaught.insert(TypeInfo)) {
1481         // This catch clause was not already seen.
1482         NewClauses.push_back(CatchClause);
1483       } else {
1484         // Repeated catch clause - drop the redundant copy.
1485         MakeNewInstruction = true;
1486       }
1487
1488       // If this is a catch-all then there is no point in keeping any following
1489       // clauses or marking the landingpad as having a cleanup.
1490       if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
1491         if (!isLastClause)
1492           MakeNewInstruction = true;
1493         CleanupFlag = false;
1494         break;
1495       }
1496     } else {
1497       // A filter clause.  If any of the filter elements were already caught
1498       // then they can be dropped from the filter.  It is tempting to try to
1499       // exploit the filter further by saying that any typeinfo that does not
1500       // occur in the filter can't be caught later (and thus can be dropped).
1501       // However this would be wrong, since typeinfos can match without being
1502       // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some
1503       // class derived from it).
1504       assert(LI.isFilter(i) && "Unsupported landingpad clause!");
1505       Value *FilterClause = LI.getClause(i);
1506       ArrayType *FilterType = cast<ArrayType>(FilterClause->getType());
1507       unsigned NumTypeInfos = FilterType->getNumElements();
1508
1509       // An empty filter catches everything, so there is no point in keeping any
1510       // following clauses or marking the landingpad as having a cleanup.  By
1511       // dealing with this case here the following code is made a bit simpler.
1512       if (!NumTypeInfos) {
1513         NewClauses.push_back(FilterClause);
1514         if (!isLastClause)
1515           MakeNewInstruction = true;
1516         CleanupFlag = false;
1517         break;
1518       }
1519
1520       bool MakeNewFilter = false; // If true, make a new filter.
1521       SmallVector<Constant *, 16> NewFilterElts; // New elements.
1522       if (isa<ConstantAggregateZero>(FilterClause)) {
1523         // Not an empty filter - it contains at least one null typeinfo.
1524         assert(NumTypeInfos > 0 && "Should have handled empty filter already!");
1525         Constant *TypeInfo =
1526           Constant::getNullValue(FilterType->getElementType());
1527         // If this typeinfo is a catch-all then the filter can never match.
1528         if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
1529           // Throw the filter away.
1530           MakeNewInstruction = true;
1531           continue;
1532         }
1533
1534         // There is no point in having multiple copies of this typeinfo, so
1535         // discard all but the first copy if there is more than one.
1536         NewFilterElts.push_back(TypeInfo);
1537         if (NumTypeInfos > 1)
1538           MakeNewFilter = true;
1539       } else {
1540         ConstantArray *Filter = cast<ConstantArray>(FilterClause);
1541         SmallPtrSet<Value *, 16> SeenInFilter; // For uniquing the elements.
1542         NewFilterElts.reserve(NumTypeInfos);
1543
1544         // Remove any filter elements that were already caught or that already
1545         // occurred in the filter.  While there, see if any of the elements are
1546         // catch-alls.  If so, the filter can be discarded.
1547         bool SawCatchAll = false;
1548         for (unsigned j = 0; j != NumTypeInfos; ++j) {
1549           Value *Elt = Filter->getOperand(j);
1550           Constant *TypeInfo = cast<Constant>(Elt->stripPointerCasts());
1551           if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
1552             // This element is a catch-all.  Bail out, noting this fact.
1553             SawCatchAll = true;
1554             break;
1555           }
1556           if (AlreadyCaught.count(TypeInfo))
1557             // Already caught by an earlier clause, so having it in the filter
1558             // is pointless.
1559             continue;
1560           // There is no point in having multiple copies of the same typeinfo in
1561           // a filter, so only add it if we didn't already.
1562           if (SeenInFilter.insert(TypeInfo))
1563             NewFilterElts.push_back(cast<Constant>(Elt));
1564         }
1565         // A filter containing a catch-all cannot match anything by definition.
1566         if (SawCatchAll) {
1567           // Throw the filter away.
1568           MakeNewInstruction = true;
1569           continue;
1570         }
1571
1572         // If we dropped something from the filter, make a new one.
1573         if (NewFilterElts.size() < NumTypeInfos)
1574           MakeNewFilter = true;
1575       }
1576       if (MakeNewFilter) {
1577         FilterType = ArrayType::get(FilterType->getElementType(),
1578                                     NewFilterElts.size());
1579         FilterClause = ConstantArray::get(FilterType, NewFilterElts);
1580         MakeNewInstruction = true;
1581       }
1582
1583       NewClauses.push_back(FilterClause);
1584
1585       // If the new filter is empty then it will catch everything so there is
1586       // no point in keeping any following clauses or marking the landingpad
1587       // as having a cleanup.  The case of the original filter being empty was
1588       // already handled above.
1589       if (MakeNewFilter && !NewFilterElts.size()) {
1590         assert(MakeNewInstruction && "New filter but not a new instruction!");
1591         CleanupFlag = false;
1592         break;
1593       }
1594     }
1595   }
1596
1597   // If several filters occur in a row then reorder them so that the shortest
1598   // filters come first (those with the smallest number of elements).  This is
1599   // advantageous because shorter filters are more likely to match, speeding up
1600   // unwinding, but mostly because it increases the effectiveness of the other
1601   // filter optimizations below.
1602   for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i + 1 < e; ) {
1603     unsigned j;
1604     // Find the maximal 'j' s.t. the range [i, j) consists entirely of filters.
1605     for (j = i; j != e; ++j)
1606       if (!isa<ArrayType>(NewClauses[j]->getType()))
1607         break;
1608
1609     // Check whether the filters are already sorted by length.  We need to know
1610     // if sorting them is actually going to do anything so that we only make a
1611     // new landingpad instruction if it does.
1612     for (unsigned k = i; k + 1 < j; ++k)
1613       if (shorter_filter(NewClauses[k+1], NewClauses[k])) {
1614         // Not sorted, so sort the filters now.  Doing an unstable sort would be
1615         // correct too but reordering filters pointlessly might confuse users.
1616         std::stable_sort(NewClauses.begin() + i, NewClauses.begin() + j,
1617                          shorter_filter);
1618         MakeNewInstruction = true;
1619         break;
1620       }
1621
1622     // Look for the next batch of filters.
1623     i = j + 1;
1624   }
1625
1626   // If typeinfos matched if and only if equal, then the elements of a filter L
1627   // that occurs later than a filter F could be replaced by the intersection of
1628   // the elements of F and L.  In reality two typeinfos can match without being
1629   // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some class
1630   // derived from it) so it would be wrong to perform this transform in general.
1631   // However the transform is correct and useful if F is a subset of L.  In that
1632   // case L can be replaced by F, and thus removed altogether since repeating a
1633   // filter is pointless.  So here we look at all pairs of filters F and L where
1634   // L follows F in the list of clauses, and remove L if every element of F is
1635   // an element of L.  This can occur when inlining C++ functions with exception
1636   // specifications.
1637   for (unsigned i = 0; i + 1 < NewClauses.size(); ++i) {
1638     // Examine each filter in turn.
1639     Value *Filter = NewClauses[i];
1640     ArrayType *FTy = dyn_cast<ArrayType>(Filter->getType());
1641     if (!FTy)
1642       // Not a filter - skip it.
1643       continue;
1644     unsigned FElts = FTy->getNumElements();
1645     // Examine each filter following this one.  Doing this backwards means that
1646     // we don't have to worry about filters disappearing under us when removed.
1647     for (unsigned j = NewClauses.size() - 1; j != i; --j) {
1648       Value *LFilter = NewClauses[j];
1649       ArrayType *LTy = dyn_cast<ArrayType>(LFilter->getType());
1650       if (!LTy)
1651         // Not a filter - skip it.
1652         continue;
1653       // If Filter is a subset of LFilter, i.e. every element of Filter is also
1654       // an element of LFilter, then discard LFilter.
1655       SmallVector<Value *, 16>::iterator J = NewClauses.begin() + j;
1656       // If Filter is empty then it is a subset of LFilter.
1657       if (!FElts) {
1658         // Discard LFilter.
1659         NewClauses.erase(J);
1660         MakeNewInstruction = true;
1661         // Move on to the next filter.
1662         continue;
1663       }
1664       unsigned LElts = LTy->getNumElements();
1665       // If Filter is longer than LFilter then it cannot be a subset of it.
1666       if (FElts > LElts)
1667         // Move on to the next filter.
1668         continue;
1669       // At this point we know that LFilter has at least one element.
1670       if (isa<ConstantAggregateZero>(LFilter)) { // LFilter only contains zeros.
1671         // Filter is a subset of LFilter iff Filter contains only zeros (as we
1672         // already know that Filter is not longer than LFilter).
1673         if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) {
1674           assert(FElts <= LElts && "Should have handled this case earlier!");
1675           // Discard LFilter.
1676           NewClauses.erase(J);
1677           MakeNewInstruction = true;
1678         }
1679         // Move on to the next filter.
1680         continue;
1681       }
1682       ConstantArray *LArray = cast<ConstantArray>(LFilter);
1683       if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) { // Filter only contains zeros.
1684         // Since Filter is non-empty and contains only zeros, it is a subset of
1685         // LFilter iff LFilter contains a zero.
1686         assert(FElts > 0 && "Should have eliminated the empty filter earlier!");
1687         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l)
1688           if (LArray->getOperand(l)->isNullValue()) {
1689             // LFilter contains a zero - discard it.
1690             NewClauses.erase(J);
1691             MakeNewInstruction = true;
1692             break;
1693           }
1694         // Move on to the next filter.
1695         continue;
1696       }
1697       // At this point we know that both filters are ConstantArrays.  Loop over
1698       // operands to see whether every element of Filter is also an element of
1699       // LFilter.  Since filters tend to be short this is probably faster than
1700       // using a method that scales nicely.
1701       ConstantArray *FArray = cast<ConstantArray>(Filter);
1702       bool AllFound = true;
1703       for (unsigned f = 0; f != FElts; ++f) {
1704         Value *FTypeInfo = FArray->getOperand(f)->stripPointerCasts();
1705         AllFound = false;
1706         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l) {
1707           Value *LTypeInfo = LArray->getOperand(l)->stripPointerCasts();
1708           if (LTypeInfo == FTypeInfo) {
1709             AllFound = true;
1710             break;
1711           }
1712         }
1713         if (!AllFound)
1714           break;
1715       }
1716       if (AllFound) {
1717         // Discard LFilter.
1718         NewClauses.erase(J);
1719         MakeNewInstruction = true;
1720       }
1721       // Move on to the next filter.
1722     }
1723   }
1724
1725   // If we changed any of the clauses, replace the old landingpad instruction
1726   // with a new one.
1727   if (MakeNewInstruction) {
1728     LandingPadInst *NLI = LandingPadInst::Create(LI.getType(),
1729                                                  LI.getPersonalityFn(),
1730                                                  NewClauses.size());
1731     for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i != e; ++i)
1732       NLI->addClause(NewClauses[i]);
1733     // A landing pad with no clauses must have the cleanup flag set.  It is
1734     // theoretically possible, though highly unlikely, that we eliminated all
1735     // clauses.  If so, force the cleanup flag to true.
1736     if (NewClauses.empty())
1737       CleanupFlag = true;
1738     NLI->setCleanup(CleanupFlag);
1739     return NLI;
1740   }
1741
1742   // Even if none of the clauses changed, we may nonetheless have understood
1743   // that the cleanup flag is pointless.  Clear it if so.
1744   if (LI.isCleanup() != CleanupFlag) {
1745     assert(!CleanupFlag && "Adding a cleanup, not removing one?!");
1746     LI.setCleanup(CleanupFlag);
1747     return &LI;
1748   }
1749
1750   return 0;
1751 }
1752
1753
1754
1755
1756 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
1757 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
1758 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
1759 /// end of its block.
1760 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
1761   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
1762
1763   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
1764   if (isa<PHINode>(I) || isa<LandingPadInst>(I) || I->mayHaveSideEffects() ||
1765       isa<TerminatorInst>(I))
1766     return false;
1767
1768   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
1769   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
1770         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
1771     return false;
1772
1773   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
1774   // the end of block that could change the value.
1775   if (I->mayReadFromMemory()) {
1776     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
1777          Scan != E; ++Scan)
1778       if (Scan->mayWriteToMemory())
1779         return false;
1780   }
1781
1782   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstInsertionPt();
1783   I->moveBefore(InsertPos);
1784   ++NumSunkInst;
1785   return true;
1786 }
1787
1788
1789 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
1790 /// all reachable code to the worklist.
1791 ///
1792 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
1793 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
1794 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
1795 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
1796 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
1797 ///
1798 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
1799                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
1800                                        InstCombiner &IC,
1801                                        const TargetData *TD) {
1802   bool MadeIRChange = false;
1803   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
1804   Worklist.push_back(BB);
1805
1806   SmallVector<Instruction*, 128> InstrsForInstCombineWorklist;
1807   DenseMap<ConstantExpr*, Constant*> FoldedConstants;
1808
1809   do {
1810     BB = Worklist.pop_back_val();
1811     
1812     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
1813     if (!Visited.insert(BB)) continue;
1814
1815     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
1816       Instruction *Inst = BBI++;
1817       
1818       // DCE instruction if trivially dead.
1819       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
1820         ++NumDeadInst;
1821         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
1822         Inst->eraseFromParent();
1823         continue;
1824       }
1825       
1826       // ConstantProp instruction if trivially constant.
1827       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
1828         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
1829           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
1830                        << *Inst << '\n');
1831           Inst->replaceAllUsesWith(C);
1832           ++NumConstProp;
1833           Inst->eraseFromParent();
1834           continue;
1835         }
1836       
1837       if (TD) {
1838         // See if we can constant fold its operands.
1839         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
1840              i != e; ++i) {
1841           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
1842           if (CE == 0) continue;
1843
1844           Constant*& FoldRes = FoldedConstants[CE];
1845           if (!FoldRes)
1846             FoldRes = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
1847           if (!FoldRes)
1848             FoldRes = CE;
1849
1850           if (FoldRes != CE) {
1851             *i = FoldRes;
1852             MadeIRChange = true;
1853           }
1854         }
1855       }
1856
1857       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
1858     }
1859
1860     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
1861     // constant, only visit the reachable successor.
1862     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1863     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
1864       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
1865         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
1866         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
1867         Worklist.push_back(ReachableBB);
1868         continue;
1869       }
1870     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
1871       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
1872         // See if this is an explicit destination.
1873         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1874           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
1875             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
1876             Worklist.push_back(ReachableBB);
1877             continue;
1878           }
1879         
1880         // Otherwise it is the default destination.
1881         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
1882         continue;
1883       }
1884     }
1885     
1886     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
1887       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
1888   } while (!Worklist.empty());
1889   
1890   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
1891   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
1892   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
1893   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
1894   // some N^2 behavior in pathological cases.
1895   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
1896                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
1897   
1898   return MadeIRChange;
1899 }
1900
1901 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
1902   MadeIRChange = false;
1903   
1904   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
1905         << F.getNameStr() << "\n");
1906
1907   {
1908     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
1909     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
1910     // track of which blocks we visit.
1911     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
1912     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
1913
1914     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
1915     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
1916     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
1917     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
1918       if (Visited.count(BB)) continue;
1919
1920       // Delete the instructions backwards, as it has a reduced likelihood of
1921       // having to update as many def-use and use-def chains.
1922       Instruction *EndInst = BB->getTerminator(); // Last not to be deleted.
1923       while (EndInst != BB->begin()) {
1924         // Delete the next to last instruction.
1925         BasicBlock::iterator I = EndInst;
1926         Instruction *Inst = --I;
1927         if (!Inst->use_empty())
1928           Inst->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Inst->getType()));
1929         if (isa<LandingPadInst>(Inst)) {
1930           EndInst = Inst;
1931           continue;
1932         }
1933         if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) {
1934           ++NumDeadInst;
1935           MadeIRChange = true;
1936         }
1937         Inst->eraseFromParent();
1938       }
1939     }
1940   }
1941
1942   while (!Worklist.isEmpty()) {
1943     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
1944     if (I == 0) continue;  // skip null values.
1945
1946     // Check to see if we can DCE the instruction.
1947     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
1948       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
1949       EraseInstFromFunction(*I);
1950       ++NumDeadInst;
1951       MadeIRChange = true;
1952       continue;
1953     }
1954
1955     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
1956     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
1957       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
1958         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
1959
1960         // Add operands to the worklist.
1961         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
1962         ++NumConstProp;
1963         EraseInstFromFunction(*I);
1964         MadeIRChange = true;
1965         continue;
1966       }
1967
1968     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
1969     if (I->hasOneUse()) {
1970       BasicBlock *BB = I->getParent();
1971       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
1972       BasicBlock *UserParent;
1973       
1974       // Get the block the use occurs in.
1975       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
1976         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
1977       else
1978         UserParent = UserInst->getParent();
1979       
1980       if (UserParent != BB) {
1981         bool UserIsSuccessor = false;
1982         // See if the user is one of our successors.
1983         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
1984           if (*SI == UserParent) {
1985             UserIsSuccessor = true;
1986             break;
1987           }
1988
1989         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
1990         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
1991         // otherwise), we can keep going.
1992         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
1993           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
1994           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
1995       }
1996     }
1997
1998     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
1999     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
2000     Builder->SetCurrentDebugLocation(I->getDebugLoc());
2001     
2002 #ifndef NDEBUG
2003     std::string OrigI;
2004 #endif
2005     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
2006     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
2007
2008     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
2009       ++NumCombined;
2010       // Should we replace the old instruction with a new one?
2011       if (Result != I) {
2012         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
2013                      << "    New = " << *Result << '\n');
2014
2015         if (!I->getDebugLoc().isUnknown())
2016           Result->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
2017         // Everything uses the new instruction now.
2018         I->replaceAllUsesWith(Result);
2019
2020         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
2021         Worklist.Add(Result);
2022         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
2023
2024         // Move the name to the new instruction first.
2025         Result->takeName(I);
2026
2027         // Insert the new instruction into the basic block...
2028         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
2029         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
2030
2031         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
2032           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
2033             ++InsertPos;
2034
2035         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
2036
2037         EraseInstFromFunction(*I);
2038       } else {
2039 #ifndef NDEBUG
2040         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
2041                      << "    New = " << *I << '\n');
2042 #endif
2043
2044         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
2045         // if so, remove it.
2046         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
2047           EraseInstFromFunction(*I);
2048         } else {
2049           Worklist.Add(I);
2050           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
2051         }
2052       }
2053       MadeIRChange = true;
2054     }
2055   }
2056
2057   Worklist.Zap();
2058   return MadeIRChange;
2059 }
2060
2061
2062 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
2063   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
2064
2065   
2066   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
2067   /// instructions into the worklist when they are created.
2068   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> 
2069     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
2070                InstCombineIRInserter(Worklist));
2071   Builder = &TheBuilder;
2072   
2073   bool EverMadeChange = false;
2074
2075   // Lower dbg.declare intrinsics otherwise their value may be clobbered
2076   // by instcombiner.
2077   EverMadeChange = LowerDbgDeclare(F);
2078
2079   // Iterate while there is work to do.
2080   unsigned Iteration = 0;
2081   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
2082     EverMadeChange = true;
2083   
2084   Builder = 0;
2085   return EverMadeChange;
2086 }
2087
2088 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
2089   return new InstCombiner();
2090 }