Fold subtracts into integer compares vs. zero. This improves generate code for this...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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 algebraic
12 // 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 "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2113   //     intptrtype
2114   {
2115     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2116     Value *Other = RHS;
2117     if (!CI) {
2118       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2119       Other = LHS;
2120     }
2121     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2122         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2123          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2124         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2125       unsigned AS =
2126         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2127       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2128                                    PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2129       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2130       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2131     }
2132   }
2133   
2134   // add (select X 0 (sub n A)) A ->
2135   //  select X A n
2136   {
2137     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2138     Value *Other = RHS;
2139     if (!SI) {
2140       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2141       Other = LHS;
2142     }
2143     if (SI) {
2144       Value *TV = SI->getTrueValue();
2145       Value *FV = SI->getFalseValue();
2146       Value *A;
2147
2148       // Can we fold the add into the argument of the select?
2149       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2150       ConstantInt *C1, *C2;
2151       if (match(FV, m_ConstantInt(C1)) && C1->getValue() == 0 &&
2152           match(TV, m_Sub(m_ConstantInt(C2), m_Value(A))) &&
2153           A == Other) {
2154         // We managed to fold the add into the true select value.
2155         return new SelectInst(SI->getCondition(), C2, A);
2156       } else if (match(TV, m_ConstantInt(C1)) && C1->getValue() == 0 && 
2157                  match(FV, m_Sub(m_ConstantInt(C2), m_Value(A))) &&
2158                  A == Other) {
2159         // We managed to fold the add into the false select value.
2160         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, C2);
2161       }
2162     }
2163   }
2164
2165   return Changed ? &I : 0;
2166 }
2167
2168 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2169 // highest order bit set.
2170 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2171   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2172   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2173 }
2174
2175 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2176   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2177
2178   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2179     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2180
2181   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2182   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2183     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2184
2185   if (isa<UndefValue>(Op0))
2186     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2187   if (isa<UndefValue>(Op1))
2188     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2189
2190   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2191     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2192     if (C->isAllOnesValue())
2193       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2194
2195     // C - ~X == X + (1+C)
2196     Value *X = 0;
2197     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2198       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2199
2200     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2201     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2202     if (C->isZero()) {
2203       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2204         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2205           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2206             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2207             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2208                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2209               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2210               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2211                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2212             }
2213           }
2214         }
2215         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2216           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2217             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2218             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2219                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2220               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2221               return BinaryOperator::createLShr(
2222                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2223             }
2224           }
2225         } 
2226     }
2227
2228     // Try to fold constant sub into select arguments.
2229     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2230       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2231         return R;
2232
2233     if (isa<PHINode>(Op0))
2234       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2235         return NV;
2236   }
2237
2238   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2239     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2240         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2241       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2242         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2243       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2244         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2245       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2246         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2247           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2248           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2249                                            Op1I->getOperand(0));
2250       }
2251     }
2252
2253     if (Op1I->hasOneUse()) {
2254       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2255       // is not used by anyone else...
2256       //
2257       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2258           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2259         // Swap the two operands of the subexpr...
2260         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2261         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2262         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2263
2264         // Create the new top level add instruction...
2265         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2266       }
2267
2268       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2269       //
2270       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2271           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2272         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2273
2274         Value *NewNot =
2275           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2276         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2277       }
2278
2279       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2280       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2281         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2282           if (CSI->isZero())
2283             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2284               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2285                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2286
2287       // X - X*C --> X * (1-C)
2288       ConstantInt *C2 = 0;
2289       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2290         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2291         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2292       }
2293
2294       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2295       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2296         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2297           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2298               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2299             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2300               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2301             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2302               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2303           }
2304     }
2305   }
2306
2307   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2308     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2309       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2310         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2311           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2312         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2313           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2314       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2315         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2316           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2317       }
2318
2319   ConstantInt *C1;
2320   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2321     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2322       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2323
2324     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2325     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2326       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2327   }
2328   return 0;
2329 }
2330
2331 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2332 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2333 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2334 /// signed.
2335 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2336                            bool &TrueIfSigned) {
2337   switch (pred) {
2338   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2339     TrueIfSigned = true;
2340     return RHS->isZero();
2341   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2342     TrueIfSigned = true;
2343     return RHS->isAllOnesValue();
2344   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2345     TrueIfSigned = false;
2346     return RHS->isAllOnesValue();
2347   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2348     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2349     TrueIfSigned = true;
2350     return RHS->getValue() ==
2351       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2352   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2353     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2354     TrueIfSigned = true;
2355     return RHS->getValue() == 
2356       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2357   default:
2358     return false;
2359   }
2360 }
2361
2362 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2363   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2364   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2365
2366   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2367     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2368
2369   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2370   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2371     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2372
2373       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2374       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2375         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2376           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2377             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2378                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2379
2380       if (CI->isZero())
2381         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2382       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2383         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2384       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2385         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2386
2387       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2388       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2389         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2390                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2391       }
2392     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2393       if (Op1F->isNullValue())
2394         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2395
2396       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2397       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2398       // We need a better interface for long double here.
2399       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2400         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2401           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2402     }
2403     
2404     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2405       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2406           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2407         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2408         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2409                                                      Op1, "tmp");
2410         InsertNewInstBefore(Add, I);
2411         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2412                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2413         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2414         
2415       }
2416
2417     // Try to fold constant mul into select arguments.
2418     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2419       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2420         return R;
2421
2422     if (isa<PHINode>(Op0))
2423       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2424         return NV;
2425   }
2426
2427   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2428     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2429       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2430
2431   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2432   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2433   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2434   // formed.
2435   CastInst *BoolCast = 0;
2436   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2437     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2438       BoolCast = CI;
2439   if (!BoolCast)
2440     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2441       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2442         BoolCast = CI;
2443   if (BoolCast) {
2444     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2445       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2446       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2447       bool TIS = false;
2448       
2449       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2450       // multiply into a shift/and combination.
2451       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2452           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2453           TIS) {
2454         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2455         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2456                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2457         Value *V =
2458           InsertNewInstBefore(
2459             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2460                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2461                                             ".mask"), I);
2462
2463         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2464         // or truncate to the multiply type.
2465         if (I.getType() != V->getType()) {
2466           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2467           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2468           Instruction::CastOps opcode = 
2469             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2470              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2471           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2472         }
2473
2474         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2475         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2476       }
2477     }
2478   }
2479
2480   return Changed ? &I : 0;
2481 }
2482
2483 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2484 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2485 /// used by the visitors to those instructions.
2486 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2487 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2488   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2489
2490   // undef / X -> 0
2491   if (isa<UndefValue>(Op0))
2492     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2493
2494   // X / undef -> undef
2495   if (isa<UndefValue>(Op1))
2496     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2497
2498   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2499   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2500     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2501     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2502     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2503     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2504     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2505     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2506       if (ST->isNullValue()) {
2507         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2508         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2509           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2510         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2511           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2512         else
2513           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2514         return &I;
2515       }
2516
2517     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2518     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2519       if (ST->isNullValue()) {
2520         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2521         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2522           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2523         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2524           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2525         else
2526           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2527         return &I;
2528       }
2529   }
2530
2531   return 0;
2532 }
2533
2534 /// This function implements the transforms common to both integer division
2535 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2536 /// division instructions.
2537 /// @brief Common integer divide transforms
2538 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2539   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2540
2541   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2542     return Common;
2543
2544   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2545     // div X, 1 == X
2546     if (RHS->equalsInt(1))
2547       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2548
2549     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2550     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2551       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2552         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2553           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2554                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2555         }
2556
2557     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2558       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2559         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2560           return R;
2561       if (isa<PHINode>(Op0))
2562         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2563           return NV;
2564     }
2565   }
2566
2567   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2568   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2569     if (LHS->equalsInt(0))
2570       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2571
2572   return 0;
2573 }
2574
2575 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2576   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2577
2578   // Handle the integer div common cases
2579   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2580     return Common;
2581
2582   // X udiv C^2 -> X >> C
2583   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2584   // if so, convert to a right shift.
2585   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2586     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2587       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2588                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2589   }
2590
2591   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2592   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2593     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2594         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2595       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2596       if (C1.isPowerOf2()) {
2597         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2598         const Type *NTy = N->getType();
2599         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2600           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2601           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2602         }
2603         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2604       }
2605     }
2606   }
2607   
2608   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2609   // where C1&C2 are powers of two.
2610   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2611     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2612       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2613         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2614         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2615           // Compute the shift amounts
2616           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2617           // Construct the "on true" case of the select
2618           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2619           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2620                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2621           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2622   
2623           // Construct the "on false" case of the select
2624           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2625           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2626                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2627           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2628
2629           // construct the select instruction and return it.
2630           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2631         }
2632       }
2633   return 0;
2634 }
2635
2636 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2637   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2638
2639   // Handle the integer div common cases
2640   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2641     return Common;
2642
2643   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2644     // sdiv X, -1 == -X
2645     if (RHS->isAllOnesValue())
2646       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2647
2648     // -X/C -> X/-C
2649     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2650       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2651   }
2652
2653   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2654   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2655   if (I.getType()->isInteger()) {
2656     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2657     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2658       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2659       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2660     }
2661   }      
2662   
2663   return 0;
2664 }
2665
2666 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2667   return commonDivTransforms(I);
2668 }
2669
2670 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2671 /// of some factor, return that factor.
2672 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2673   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2674     return CI;
2675   
2676   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2677   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2678   
2679   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2680   if (!I) return Result;
2681   
2682   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2683     // Handle multiplies by a constant, etc.
2684     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2685                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2686   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2687     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2688     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2689       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2690       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2691     }
2692   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2693     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2694       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2695       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2696       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())// don't shift by "32"
2697         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2698                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2699     }
2700   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2701     // Only handle int->int casts.
2702     if (!CI->isIntegerCast())
2703       return Result;
2704     Value *Op = CI->getOperand(0);
2705     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2706   }    
2707   return Result;
2708 }
2709
2710 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2711 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2712 /// is used by the visitors to those instructions.
2713 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2714 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2715   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2716
2717   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2718   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2719     if (LHS->isNullValue())
2720       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2721
2722   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2723     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2724   if (isa<UndefValue>(Op1))
2725     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2726
2727   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2728   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2729     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2730     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2731     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2732     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2733     // simplified also.
2734     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2735       if (ST->isNullValue()) {
2736         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2737         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2738           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2739         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2740           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2741         else
2742           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2743         return &I;
2744       }
2745     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2746     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2747       if (ST->isNullValue()) {
2748         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2749         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2750           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2751         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2752           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2753         else
2754           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2755         return &I;
2756       }
2757   }
2758
2759   return 0;
2760 }
2761
2762 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2763 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2764 /// remainder instructions.
2765 /// @brief Common integer remainder transforms
2766 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2767   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2768
2769   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2770     return common;
2771
2772   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2773     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2774     if (RHS->equalsInt(0))
2775       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2776     
2777     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2778       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2779
2780     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2781       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2782         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2783           return R;
2784       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2785         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2786           return NV;
2787       }
2788       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2789       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2790         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2791     }
2792   }
2793
2794   return 0;
2795 }
2796
2797 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2798   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2799
2800   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2801     return common;
2802   
2803   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2804     // X urem C^2 -> X and C
2805     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2806     // if so, convert to a bitwise and.
2807     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2808       if (C->getValue().isPowerOf2())
2809         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2810   }
2811
2812   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2813     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2814     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2815         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2816       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2817         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2818         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2819                                                                    "tmp"), I);
2820         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2821       }
2822     }
2823   }
2824
2825   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2826   // where C1&C2 are powers of two.
2827   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2828     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2829       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2830         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2831         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2832             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2833           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2834             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2835           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2836             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2837           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2838         }
2839       }
2840   }
2841   
2842   return 0;
2843 }
2844
2845 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2846   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2847
2848   // Handle the integer rem common cases
2849   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2850     return common;
2851   
2852   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2853     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2854         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2855       // X % -Y -> X % Y
2856       AddUsesToWorkList(I);
2857       I.setOperand(1, RHSNeg);
2858       return &I;
2859     }
2860  
2861   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2862   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2863   if (I.getType()->isInteger()) {
2864     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2865     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2866       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2867       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2868     }
2869   }
2870
2871   return 0;
2872 }
2873
2874 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2875   return commonRemTransforms(I);
2876 }
2877
2878 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2879 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2880   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2881   if (!isSigned)
2882     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2883   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2884 }
2885
2886 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2887 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2888   if (!isSigned)
2889     return C->getValue() == 1; // unsigned
2890     
2891   // Calculate 1111111111000000000000
2892   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2893   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2894 }
2895
2896 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2897 // constant.
2898 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2899   return CI->getValue().isPowerOf2();
2900 }
2901
2902 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2903 // This is the same as lowones(~X).
2904 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2905   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2906 }
2907
2908 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2909 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2910 ///
2911 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2912 ///
2913 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2914 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2915 ///
2916 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2917 ///   0  A > B
2918 ///   1  A == B
2919 ///   2  A < B
2920 ///
2921 /// <=>  Value  Definition
2922 /// 000     0   Always false
2923 /// 001     1   A >  B
2924 /// 010     2   A == B
2925 /// 011     3   A >= B
2926 /// 100     4   A <  B
2927 /// 101     5   A != B
2928 /// 110     6   A <= B
2929 /// 111     7   Always true
2930 ///  
2931 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2932   switch (ICI->getPredicate()) {
2933     // False -> 0
2934   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2935   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2936   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2937   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2938   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2939   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2940   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2941   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2942   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2943   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2944     // True -> 7
2945   default:
2946     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2947     return 0;
2948   }
2949 }
2950
2951 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2952 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2953 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2954 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2955 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2956   switch (code) {
2957   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2958   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2959   case  1: 
2960     if (sign)
2961       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2962     else
2963       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2964   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2965   case  3: 
2966     if (sign)
2967       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2968     else
2969       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2970   case  4: 
2971     if (sign)
2972       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2973     else
2974       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2975   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2976   case  6: 
2977     if (sign)
2978       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2979     else
2980       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2981   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2982   }
2983 }
2984
2985 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2986   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2987     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2988      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2989     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2990      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2991 }
2992
2993 namespace { 
2994 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2995 struct FoldICmpLogical {
2996   InstCombiner &IC;
2997   Value *LHS, *RHS;
2998   ICmpInst::Predicate pred;
2999   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3000     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3001       pred(ICI->getPredicate()) {}
3002   bool shouldApply(Value *V) const {
3003     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3004       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3005         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
3006                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
3007     return false;
3008   }
3009   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3010     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3011     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3012       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3013       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3014     }
3015
3016     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3017     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3018     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3019     unsigned Code;
3020     switch (Log.getOpcode()) {
3021     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3022     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3023     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3024     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3025     }
3026
3027     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3028                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3029       
3030     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3031     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3032       return I;
3033     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3034     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3035   }
3036 };
3037 } // end anonymous namespace
3038
3039 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3040 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3041 // guaranteed to be a binary operator.
3042 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3043                                     ConstantInt *OpRHS,
3044                                     ConstantInt *AndRHS,
3045                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3046   Value *X = Op->getOperand(0);
3047   Constant *Together = 0;
3048   if (!Op->isShift())
3049     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3050
3051   switch (Op->getOpcode()) {
3052   case Instruction::Xor:
3053     if (Op->hasOneUse()) {
3054       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3055       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3056       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3057       And->takeName(Op);
3058       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3059     }
3060     break;
3061   case Instruction::Or:
3062     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3063       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3064
3065     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3066       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3067       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3068       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3069       Or->takeName(Op);
3070       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3071     }
3072     break;
3073   case Instruction::Add:
3074     if (Op->hasOneUse()) {
3075       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3076       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3077       // single bit constant.
3078       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3079
3080       // If there is only one bit set...
3081       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3082         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3083         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3084         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3085         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3086
3087         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3088         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3089           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3090           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3091           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3092           // no effect.
3093           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3094             TheAnd.setOperand(0, X);
3095             return &TheAnd;
3096           } else {
3097             // Pull the XOR out of the AND.
3098             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3099             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3100             NewAnd->takeName(Op);
3101             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3102           }
3103         }
3104       }
3105     }
3106     break;
3107
3108   case Instruction::Shl: {
3109     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3110     // the anded constant includes them, clear them now!
3111     //
3112     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3113     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3114     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3115     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3116
3117     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3118     // Masking out bits that the shift already masks
3119       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3120     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3121       TheAnd.setOperand(1, CI);
3122       return &TheAnd;
3123     }
3124     break;
3125   }
3126   case Instruction::LShr:
3127   {
3128     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3129     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3130     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3131     //
3132     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3133     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3134     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3135     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3136
3137     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3138     // Masking out bits that the shift already masks.
3139       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3140     } else if (CI != AndRHS) {
3141       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3142       return &TheAnd;
3143     }
3144     break;
3145   }
3146   case Instruction::AShr:
3147     // Signed shr.
3148     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3149     // with an and.
3150     if (Op->hasOneUse()) {
3151       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3152       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3153       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3154       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3155       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3156         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3157         // Make the argument unsigned.
3158         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3159         ShVal = InsertNewInstBefore(
3160             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3161                                    Op->getName()), TheAnd);
3162         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3163       }
3164     }
3165     break;
3166   }
3167   return 0;
3168 }
3169
3170
3171 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3172 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3173 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3174 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3175 /// insert new instructions.
3176 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3177                                            bool isSigned, bool Inside, 
3178                                            Instruction &IB) {
3179   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3180             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3181          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3182     
3183   if (Inside) {
3184     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3185       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3186
3187     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3188     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3189       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3190         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3191       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3192     }
3193
3194     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3195     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3196     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3197     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3198     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3199     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3200   }
3201
3202   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3203     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3204
3205   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3206   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3207   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3208     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3209         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3210     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3211   }
3212
3213   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3214   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3215   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3216   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3217   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3218   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3219   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3220 }
3221
3222 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3223 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3224 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3225 // not, since all 1s are not contiguous.
3226 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3227   const APInt& V = Val->getValue();
3228   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3229   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3230
3231   // look for the first zero bit after the run of ones
3232   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3233   // look for the first non-zero bit
3234   ME = V.getActiveBits(); 
3235   return true;
3236 }
3237
3238 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3239 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3240 /// the following xforms:
3241 /// 
3242 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3243 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3244 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3245 ///
3246 /// return (A +/- B).
3247 ///
3248 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3249                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3250                                         Instruction &I) {
3251   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3252   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3253       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3254
3255   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3256
3257   switch (LHSI->getOpcode()) {
3258   default: return 0;
3259   case Instruction::And:
3260     if (And(N, Mask) == Mask) {
3261       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3262       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3263            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3264           Mask->getValue().getBitWidth())
3265         break;
3266
3267       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3268       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3269       // is all N is, ignore it.
3270       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3271       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3272         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3273         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3274         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3275           break;
3276       }
3277     }
3278     return 0;
3279   case Instruction::Or:
3280   case Instruction::Xor:
3281     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3282     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3283          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3284         && And(N, Mask)->isZero())
3285       break;
3286     return 0;
3287   }
3288   
3289   Instruction *New;
3290   if (isSub)
3291     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3292   else
3293     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3294   return InsertNewInstBefore(New, I);
3295 }
3296
3297 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3298   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3299   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3300
3301   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3302     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3303
3304   // and X, X = X
3305   if (Op0 == Op1)
3306     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3307
3308   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3309   // purpose is to compute bits we don't care about.
3310   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3311     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3312     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3313     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3314                              KnownZero, KnownOne))
3315       return &I;
3316   } else {
3317     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3318       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3319         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3320     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3321       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3322     }
3323   }
3324   
3325   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3326     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3327     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3328
3329     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3330     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3331       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3332       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3333       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3334       switch (Op0I->getOpcode()) {
3335       case Instruction::Xor:
3336       case Instruction::Or:
3337         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3338         if (Op0I->hasOneUse()) {
3339           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3340             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3341             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3342                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3343             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3344             return BinaryOperator::create(
3345                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3346           }
3347           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3348               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3349             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3350             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3351                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3352             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3353             return BinaryOperator::create(
3354                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3355           }
3356         }
3357
3358         break;
3359       case Instruction::Add:
3360         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3361         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3362         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3363         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3364           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3365         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3366           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3367         break;
3368
3369       case Instruction::Sub:
3370         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3371         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3372         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3373         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3374           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3375         break;
3376       }
3377
3378       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3379         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3380           return Res;
3381     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3382       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3383       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3384       // frequently occurs for bitfield accesses.
3385       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3386         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3387             CastOp->getNumOperands() == 2)
3388           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3389             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3390               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3391               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3392               // This will fold the two constants together, which may allow 
3393               // other simplifications.
3394               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3395                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3396                 CastOp->getName()+".shrunk");
3397               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3398               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3399               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3400               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3401               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3402             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3403               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3404               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3405               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3406               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3407                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3408             }
3409       }
3410     }
3411
3412     // Try to fold constant and into select arguments.
3413     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3414       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3415         return R;
3416     if (isa<PHINode>(Op0))
3417       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3418         return NV;
3419   }
3420
3421   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3422   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3423
3424   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3425     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3426
3427   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3428   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3429     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3430                                                I.getName()+".demorgan");
3431     InsertNewInstBefore(Or, I);
3432     return BinaryOperator::createNot(Or);
3433   }
3434   
3435   {
3436     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3437     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3438       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3439         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3440     
3441       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3442       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3443         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3444           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3445       }
3446     }
3447     
3448     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3449       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3450         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3451
3452       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3453       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3454         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3455           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3456       }
3457     }
3458     
3459     if (Op0->hasOneUse() &&
3460         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3461       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3462         I.swapOperands();     // Simplify below
3463         std::swap(Op0, Op1);
3464       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3465         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3466         I.swapOperands();     // Simplify below
3467         std::swap(Op0, Op1);
3468       }
3469     }
3470     if (Op1->hasOneUse() &&
3471         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3472       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3473         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3474         std::swap(A, B);
3475       }
3476       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3477         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3478         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3479         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3480       }
3481     }
3482   }
3483   
3484   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3485     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3486     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3487       return R;
3488
3489     Value *LHSVal, *RHSVal;
3490     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3491     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3492     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3493       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3494         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3495             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3496             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3497             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3498             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3499             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3500             
3501             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3502             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3503              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3504                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3505           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3506           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3507             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3508           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3509           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3510           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3511             std::swap(LHS, RHS);
3512             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3513             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3514           }
3515
3516           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3517           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3518           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3519           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3520           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3521           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3522           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3523
3524           switch (LHSCC) {
3525           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3526           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3527             switch (RHSCC) {
3528             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3529             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3530             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3531             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3532               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3533             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3534             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3535             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3536               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3537             }
3538           case ICmpInst::ICMP_NE:
3539             switch (RHSCC) {
3540             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3541             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3542               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3543                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3544               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3545             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3546               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3547                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3548               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3549             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3550             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3551             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3552               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3553             case ICmpInst::ICMP_NE:
3554               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3555                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3556                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3557                                                       LHSVal->getName()+".off");
3558                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3559                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3560                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3561               }
3562               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3563             }
3564             break;
3565           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3566             switch (RHSCC) {
3567             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3568             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3569             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3570               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3571             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3572               break;
3573             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3574             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3575               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3576             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3577               break;
3578             }
3579             break;
3580           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3581             switch (RHSCC) {
3582             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3583             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3584             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3585               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3586             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3587               break;
3588             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3589             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3590               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3591             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3592               break;
3593             }
3594             break;
3595           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3596             switch (RHSCC) {
3597             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3598             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3599               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3600             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3601               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3602             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3603               break;
3604             case ICmpInst::ICMP_NE:
3605               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3606                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3607               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3608             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3609               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3610                                      true, I);
3611             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3612               break;
3613             }
3614             break;
3615           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3616             switch (RHSCC) {
3617             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3618             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3619             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3620               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3621             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3622               break;
3623             case ICmpInst::ICMP_NE:
3624               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3625                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3626               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3627             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3628               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3629                                      true, I);
3630             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3631               break;
3632             }
3633             break;
3634           }
3635         }
3636   }
3637
3638   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3639   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3640     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3641       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3642         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3643         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3644             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3645             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3646                               I.getType(), TD) &&
3647             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3648                               I.getType(), TD)) {
3649           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3650                                                          Op1C->getOperand(0),
3651                                                          I.getName());
3652           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3653           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3654         }
3655       }
3656     
3657   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3658   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3659     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3660       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3661           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3662           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3663         Instruction *NewOp =
3664           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3665                                                         SI1->getOperand(0),
3666                                                         SI0->getName()), I);
3667         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3668                                       SI1->getOperand(1));
3669       }
3670   }
3671
3672   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3673   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3674     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3675       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3676           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3677         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3678           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3679             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3680             // false.
3681             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3682               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3683             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3684                                 RHS->getOperand(0));
3685           }
3686     }
3687   }
3688       
3689   return Changed ? &I : 0;
3690 }
3691
3692 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3693 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3694 /// yet, fill it in and return false.
3695 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3696   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3697   if (I == 0) return true;
3698
3699   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3700   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3701     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3702            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3703   
3704   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3705   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3706   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3707   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3708     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3709     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3710         8*(ByteValues.size()-1))
3711       return true;
3712     
3713     unsigned DestNo;
3714     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3715       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3716       DestNo = ByteValues.size()-1;
3717     } else {
3718       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3719       DestNo = 0;
3720     }
3721     
3722     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3723     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3724     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3725       return true;
3726     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3727     return false;
3728   }
3729   
3730   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3731   // don't have this.
3732   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3733   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3734   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3735       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3736     return true;
3737   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3738
3739   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3740   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3741       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3742     return true;
3743   
3744   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3745   unsigned DestByte;
3746   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3747     return true;
3748   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3749   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3750     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3751       break;
3752   // Unknown mask for bswap.
3753   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3754   
3755   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3756   unsigned SrcByte;
3757   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3758     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3759   else
3760     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3761   
3762   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3763   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3764     return true;
3765   
3766   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3767   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3768   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3769     return true;
3770   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3771   return false;
3772 }
3773
3774 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3775 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3776 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3777   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3778   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3779     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3780   
3781   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3782   /// defines each byte.
3783   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3784   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3785     
3786   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3787   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3788       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3789     return 0;
3790   
3791   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3792   Value *V = ByteValues[0];
3793   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3794   
3795   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3796   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3797     if (ByteValues[i] != V)
3798       return 0;
3799   const Type *Tys[] = { ITy };
3800   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3801   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3802   return new CallInst(F, V);
3803 }
3804
3805
3806 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3807   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3808   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3809
3810   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3811     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3812
3813   // or X, X = X
3814   if (Op0 == Op1)
3815     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3816
3817   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3818   // purpose is to compute bits we don't care about.
3819   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3820     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3821     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3822     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3823                              KnownZero, KnownOne))
3824       return &I;
3825   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3826     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3827   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3828     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3829       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3830   }
3831     
3832
3833   
3834   // or X, -1 == -1
3835   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3836     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3837     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3838     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3839       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3840       InsertNewInstBefore(Or, I);
3841       Or->takeName(Op0);
3842       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3843                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3844     }
3845
3846     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3847     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3848       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3849       InsertNewInstBefore(Or, I);
3850       Or->takeName(Op0);
3851       return BinaryOperator::createXor(Or,
3852                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3853     }
3854
3855     // Try to fold constant and into select arguments.
3856     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3857       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3858         return R;
3859     if (isa<PHINode>(Op0))
3860       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3861         return NV;
3862   }
3863
3864   Value *A = 0, *B = 0;
3865   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3866
3867   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3868     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3869       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3870   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3871     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3872       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3873
3874   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3875   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3876   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3877       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3878       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3879        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3880     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3881       return BSwap;
3882   }
3883   
3884   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3885   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3886       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3887     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3888     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3889     NOr->takeName(Op0);
3890     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3891   }
3892
3893   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3894   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3895       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3896     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3897     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3898     NOr->takeName(Op0);
3899     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3900   }
3901
3902   // (A & C)|(B & D)
3903   Value *C = 0, *D = 0;
3904   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3905       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3906     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3907     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3908     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3909     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3910       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3911       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3912       // replace with V+N.
3913       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3914         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3915             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3916           // Add commutes, try both ways.
3917           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3918             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3919           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3920             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3921         }
3922         // Or commutes, try both ways.
3923         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3924             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3925           // Add commutes, try both ways.
3926           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3927             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3928           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3929             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3930         }
3931       }
3932       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3933     }
3934     
3935     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3936     // terms for V1 & (V2|V3).
3937     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3938       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3939         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3940       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3941         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3942       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3943         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3944       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3945         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3946       
3947       if (V1) {
3948         Value *Or =
3949           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3950         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3951       }
3952     }
3953   }
3954   
3955   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3956   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3957     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3958       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3959           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3960           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3961         Instruction *NewOp =
3962         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3963                                                      SI1->getOperand(0),
3964                                                      SI0->getName()), I);
3965         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3966                                       SI1->getOperand(1));
3967       }
3968   }
3969
3970   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3971     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3972       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3973   } else {
3974     A = 0;
3975   }
3976   // Note, A is still live here!
3977   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3978     if (Op0 == B)
3979       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3980
3981     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3982     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3983       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3984                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3985       return BinaryOperator::createNot(And);
3986     }
3987   }
3988
3989   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3990   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3991     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3992       return R;
3993
3994     Value *LHSVal, *RHSVal;
3995     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3996     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3997     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3998       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3999         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4000             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4001             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4002             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4003             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4004             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4005             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4006             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4007           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4008           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4009           bool NeedsSwap;
4010           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4011             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4012           else
4013             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4014             
4015           if (NeedsSwap) {
4016             std::swap(LHS, RHS);
4017             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4018             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4019           }
4020
4021           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4022           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4023           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4024           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4025           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4026           // equal.
4027           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4028
4029           switch (LHSCC) {
4030           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4031           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4032             switch (RHSCC) {
4033             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4034             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4035               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4036                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4037                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4038                                                       LHSVal->getName()+".off");
4039                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4040                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4041                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4042               }
4043               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4044             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4045             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4046               break;
4047             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4048             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4049             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4050               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4051             }
4052             break;
4053           case ICmpInst::ICMP_NE:
4054             switch (RHSCC) {
4055             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4056             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4057             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4058             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4059               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4060             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4061             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4062             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4063               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4064             }
4065             break;
4066           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4067             switch (RHSCC) {
4068             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4069             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4070               break;
4071             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4072               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4073               // this can cause overflow.
4074               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4075                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4076               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4077                                      false, I);
4078             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4079               break;
4080             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4081             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4082               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4083             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4084               break;
4085             }
4086             break;
4087           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4088             switch (RHSCC) {
4089             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4090             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4091               break;
4092             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4093               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4094               // this can cause overflow.
4095               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4096                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4097               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4098                                      false, I);
4099             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4100               break;
4101             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4102             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4103               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4104             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4105               break;
4106             }
4107             break;
4108           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4109             switch (RHSCC) {
4110             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4111             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4112             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4113               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4114             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4115               break;
4116             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4117             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4118               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4119             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4120               break;
4121             }
4122             break;
4123           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4124             switch (RHSCC) {
4125             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4126             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4127             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4128               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4129             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4130               break;
4131             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4132             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4133               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4134             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4135               break;
4136             }
4137             break;
4138           }
4139         }
4140   }
4141     
4142   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4143   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4144     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4145       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4146         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4147         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4148             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4149             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4150                               I.getType(), TD) &&
4151             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4152                               I.getType(), TD)) {
4153           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4154                                                         Op1C->getOperand(0),
4155                                                         I.getName());
4156           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4157           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4158         }
4159       }
4160   }
4161   
4162     
4163   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4164   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4165     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4166       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4167           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO)
4168         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4169           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4170             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4171             // true.
4172             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4173               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4174             
4175             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4176             // rest.
4177             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4178                                 RHS->getOperand(0));
4179           }
4180     }
4181   }
4182
4183   return Changed ? &I : 0;
4184 }
4185
4186 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4187 struct XorSelf {
4188   Value *RHS;
4189   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4190   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4191   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4192     return &Xor;
4193   }
4194 };
4195
4196
4197 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4198   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4199   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4200
4201   if (isa<UndefValue>(Op1))
4202     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4203
4204   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4205   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4206     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4207     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4208   }
4209   
4210   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4211   // purpose is to compute bits we don't care about.
4212   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4213     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4214     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4215     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4216                              KnownZero, KnownOne))
4217       return &I;
4218   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4219     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4220   }
4221
4222   // Is this a ~ operation?
4223   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4224     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4225     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4226     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4227       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4228           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4229         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4230         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4231           Instruction *NotY =
4232             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4233                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4234           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4235           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4236             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4237           else
4238             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4239         }
4240       }
4241     }
4242   }
4243   
4244   
4245   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4246     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4247     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4248       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4249         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4250                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4251
4252       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4253         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4254                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4255     }
4256
4257     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4258       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4259       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4260         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4261           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4262           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4263                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4264           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4265         }
4266           
4267       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4268         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4269           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4270           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4271             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4272             return BinaryOperator::createSub(
4273                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4274                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4275                                           Op0I->getOperand(0));
4276           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4277             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4278             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4279             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4280
4281           }
4282         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4283           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4284           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4285             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4286             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4287             // NewRHS.
4288             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4289             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4290                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4291             AddToWorkList(Op0I);
4292             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4293             I.setOperand(1, NewRHS);
4294             return &I;
4295           }
4296         }
4297     }
4298
4299     // Try to fold constant and into select arguments.
4300     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4301       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4302         return R;
4303     if (isa<PHINode>(Op0))
4304       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4305         return NV;
4306   }
4307
4308   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4309     if (X == Op1)
4310       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4311
4312   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4313     if (X == Op0)
4314       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4315
4316   
4317   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4318   if (Op1I) {
4319     Value *A, *B;
4320     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4321       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4322         Op1I->swapOperands();
4323         I.swapOperands();
4324         std::swap(Op0, Op1);
4325       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4326         I.swapOperands();     // Simplified below.
4327         std::swap(Op0, Op1);
4328       }
4329     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4330       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4331         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4332       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4333         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4334     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4335       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4336         Op1I->swapOperands();
4337         std::swap(A, B);
4338       }
4339       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4340         I.swapOperands();     // Simplified below.
4341         std::swap(Op0, Op1);
4342       }
4343     }
4344   }
4345   
4346   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4347   if (Op0I) {
4348     Value *A, *B;
4349     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4350       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4351         std::swap(A, B);
4352       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4353         Instruction *NotB =
4354           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4355         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4356       }
4357     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4358       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4359         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4360       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4361         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4362     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4363       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4364         std::swap(A, B);
4365       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4366           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4367         Instruction *N =
4368           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4369         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4370       }
4371     }
4372   }
4373   
4374   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4375   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4376       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4377       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4378       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4379     Instruction *NewOp =
4380       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4381                                                     Op1I->getOperand(0),
4382                                                     Op0I->getName()), I);
4383     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4384                                   Op1I->getOperand(1));
4385   }
4386     
4387   if (Op0I && Op1I) {
4388     Value *A, *B, *C, *D;
4389     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4390     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4391         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4392       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4393         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4394     }
4395     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4396     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4397         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4398       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4399         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4400     }
4401     
4402     // (A & B)^(C & D)
4403     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4404         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4405         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4406       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4407       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4408       if (A == C)
4409         X = A, Y = B, Z = D;
4410       else if (A == D)
4411         X = A, Y = B, Z = C;
4412       else if (B == C)
4413         X = B, Y = A, Z = D;
4414       else if (B == D)
4415         X = B, Y = A, Z = C;
4416       
4417       if (X) {
4418         Instruction *NewOp =
4419         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4420         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4421       }
4422     }
4423   }
4424     
4425   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4426   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4427     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4428       return R;
4429
4430   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4431   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4432     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4433       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4434         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4435         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4436             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4437             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4438                               I.getType(), TD) &&
4439             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4440                               I.getType(), TD)) {
4441           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4442                                                          Op1C->getOperand(0),
4443                                                          I.getName());
4444           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4445           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4446         }
4447       }
4448   }
4449   return Changed ? &I : 0;
4450 }
4451
4452 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4453 /// overflowed for this type.
4454 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4455                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4456   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4457
4458   if (IsSigned)
4459     if (In2->getValue().isNegative())
4460       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4461     else
4462       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4463   else
4464     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4465 }
4466
4467 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4468 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4469 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4470 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4471   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4472   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4473   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4474   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4475
4476   // Build a mask for high order bits.
4477   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4478   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4479
4480   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4481     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4482     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4483     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4484       if (OpC->isZero()) continue;
4485       
4486       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4487       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4488         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4489         
4490         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4491           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4492         else
4493           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4494                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4495                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4496                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4497         continue;
4498       }
4499       
4500       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4501       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4502       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4503       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4504         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4505       else {
4506         // Emit an add instruction.
4507         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4508            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4509                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4510       }
4511       continue;
4512     }
4513     // Convert to correct type.
4514     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4515       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4516         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4517       else
4518         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4519                                                  Op->getName()+".c"), I);
4520     }
4521     if (Size != 1) {
4522       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4523       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4524         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4525       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4526         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4527                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4528     }
4529
4530     // Emit an add instruction.
4531     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4532       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4533                                     cast<Constant>(Result));
4534     else
4535       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4536                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4537   }
4538   return Result;
4539 }
4540
4541 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4542 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4543 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4544                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4545                                        Instruction &I) {
4546   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4547
4548   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4549     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4550       RHS = CI->getOperand(0);
4551
4552   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4553   if (PtrBase == RHS) {
4554     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4555     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4556     // each index is zero or not.
4557     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4558       Instruction *InVal = 0;
4559       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4560       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4561         bool EmitIt = true;
4562         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4563           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4564             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4565           if (C->isNullValue())
4566             EmitIt = false;
4567           else if (TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4568             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4569           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4570             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4571                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4572                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4573         }
4574
4575         if (EmitIt) {
4576           Instruction *Comp =
4577             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4578                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4579           if (InVal == 0)
4580             InVal = Comp;
4581           else {
4582             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4583             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4584             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4585               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4586             else                              // True if all are equal
4587               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4588           }
4589         }
4590       }
4591
4592       if (InVal)
4593         return InVal;
4594       else
4595         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4596         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4597                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4598     }
4599
4600     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4601     // the result to fold to a constant!
4602     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4603       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4604       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4605       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4606                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4607     }
4608   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4609     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4610     // compare the base pointer.
4611     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4612       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4613       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4614                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4615       if (IndicesTheSame)
4616         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4617           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4618             IndicesTheSame = false;
4619             break;
4620           }
4621
4622       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4623       if (IndicesTheSame)
4624         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4625                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4626
4627       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4628       // different, bail out.
4629       return 0;
4630     }
4631
4632     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4633     bool AllZeros = true;
4634     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4635       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4636           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4637         AllZeros = false;
4638         break;
4639       }
4640     if (AllZeros)
4641       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4642                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4643
4644     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4645     AllZeros = true;
4646     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4647       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4648           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4649         AllZeros = false;
4650         break;
4651       }
4652     if (AllZeros)
4653       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4654
4655     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4656       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4657       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4658       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4659       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4660         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4661           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4662                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4663             // Irreconcilable differences.
4664             NumDifferences = 2;
4665             break;
4666           } else {
4667             if (NumDifferences++) break;
4668             DiffOperand = i;
4669           }
4670         }
4671
4672       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4673         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4674                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4675                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4676
4677       else if (NumDifferences == 1) {
4678         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4679         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4680         // Make sure we do a signed comparison here.
4681         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4682       }
4683     }
4684
4685     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4686     // the result to fold to a constant!
4687     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4688         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4689       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4690       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4691       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4692       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4693     }
4694   }
4695   return 0;
4696 }
4697
4698 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4699   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4700   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4701
4702   // Fold trivial predicates.
4703   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4704     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4705   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4706     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4707   
4708   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4709   if (Op0 == Op1) {
4710     switch (I.getPredicate()) {
4711     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4712     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4713     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4714     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4715       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4716     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4717     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4718     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4719       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4720       
4721     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4722     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4723     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4724     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4725       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4726       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4727       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4728       return &I;
4729       
4730     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4731     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4732     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4733     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4734       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4735       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4736       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4737       return &I;
4738     }
4739   }
4740     
4741   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4742     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4743
4744   // Handle fcmp with constant RHS
4745   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4746     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4747       switch (LHSI->getOpcode()) {
4748       case Instruction::PHI:
4749         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4750           return NV;
4751         break;
4752       case Instruction::Select:
4753         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4754         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4755         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4756         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4757         if (LHSI->hasOneUse()) {
4758           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4759             // Fold the known value into the constant operand.
4760             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4761             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4762             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4763                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4764                                                       I.getName()), I);
4765           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4766             // Fold the known value into the constant operand.
4767             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4768             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4769             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4770                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4771                                                       I.getName()), I);
4772           }
4773         }
4774
4775         if (Op1)
4776           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4777         break;
4778       }
4779   }
4780
4781   return Changed ? &I : 0;
4782 }
4783
4784 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4785   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4786   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4787   const Type *Ty = Op0->getType();
4788
4789   // icmp X, X
4790   if (Op0 == Op1)
4791     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4792                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4793
4794   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4795     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4796     
4797   // (icmp cond (sub m A) 0) ->
4798   //   (icmp cond m A)
4799   {
4800     ConstantInt *C1, *C2;
4801     Value *A;
4802     // Check both arguments of the compare for a matching subtract.
4803     if (match(Op0, m_ConstantInt(C1)) && C1->getValue() == 0 &&
4804         match(Op1, m_Sub(m_ConstantInt(C2), m_Value(A)))) {
4805       // We managed to fold the add into the RHS of the select condition.
4806       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C2);
4807     } else if (match(Op1, m_ConstantInt(C1)) && C1->getValue() == 0 &&
4808                match(Op0, m_Sub(m_ConstantInt(C2), m_Value(A)))) {
4809       // We managed to fold the add into the LHS of the select condition.
4810       return new ICmpInst(I.getPredicate(), C2, A);
4811     }
4812   }
4813   
4814   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4815   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4816   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4817        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4818       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4819        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4820     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4821                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4822
4823   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4824   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4825     switch (I.getPredicate()) {
4826     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4827     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4828       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4829       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4830       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4831     }
4832     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4833       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4834
4835     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4836     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4837       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4838       // FALL THROUGH
4839     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4840     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4841       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4842       InsertNewInstBefore(Not, I);
4843       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4844     }
4845     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4846     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4847       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4848       // FALL THROUGH
4849     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4850     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4851       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4852       InsertNewInstBefore(Not, I);
4853       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4854     }
4855     }
4856   }
4857
4858   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4859   // can be folded into the comparison.
4860   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4861     switch (I.getPredicate()) {
4862     default: break;
4863     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4864       if (CI->isMinValue(false))
4865         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4866       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4867         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4868       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4869         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4870       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4871       if (CI->isMinValue(true))
4872         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4873                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4874           
4875       break;
4876
4877     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4878       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4879         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4880       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4881         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4882       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4883         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4884       break;
4885
4886     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4887       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4888         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4889       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4890         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4891       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4892         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4893         
4894       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4895       if (CI->isMaxValue(true))
4896         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4897                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4898       break;
4899
4900     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4901       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4902         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4903       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4904         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4905       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4906         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4907       break;
4908
4909     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4910       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4911         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4912       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4913         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4914       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4915         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4916       break;
4917
4918     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4919       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4920         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4921       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4922         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4923       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4924         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4925       break;
4926
4927     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4928       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4929         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4930       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4931         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4932       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4933         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4934       break;
4935
4936     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4937       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4938         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4939       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4940         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4941       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4942         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4943       break;
4944     }
4945
4946     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4947     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4948     // already been handled above, this requires little checking.
4949     //
4950     switch (I.getPredicate()) {
4951     default: break;
4952     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4953       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4954     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4955       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4956     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4957       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4958     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4959       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4960     }
4961     
4962     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4963     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4964     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4965     
4966     bool UnusedBit;
4967     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4968     
4969     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4970     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4971     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4972                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4973                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4974                              KnownZero, KnownOne, 0))
4975       return &I;
4976         
4977     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4978     // in.
4979     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4980       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4981       // EQ and NE we use unsigned values.
4982       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4983       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4984       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4985         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4986                                                Max);
4987       } else {
4988         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4989                                                  Max);
4990       }
4991       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4992       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4993       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4994         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4995           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4996         break;
4997       case ICmpInst::ICMP_NE:
4998         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4999           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5000         break;
5001       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5002         if (Max.ult(RHSVal))
5003           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5004         if (Min.uge(RHSVal))
5005           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5006         break;
5007       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5008         if (Min.ugt(RHSVal))
5009           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5010         if (Max.ule(RHSVal))
5011           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5012         break;
5013       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5014         if (Max.slt(RHSVal))
5015           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5016         if (Min.sgt(RHSVal))
5017           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5018         break;
5019       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5020         if (Min.sgt(RHSVal))
5021           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5022         if (Max.sle(RHSVal))
5023           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5024         break;
5025       }
5026     }
5027           
5028     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5029     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5030     // instruction can be folded into the icmp 
5031     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5032       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5033         return Res;
5034   }
5035
5036   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5037   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5038     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5039       switch (LHSI->getOpcode()) {
5040       case Instruction::GetElementPtr:
5041         if (RHSC->isNullValue()) {
5042           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5043           bool isAllZeros = true;
5044           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5045             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5046                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5047               isAllZeros = false;
5048               break;
5049             }
5050           if (isAllZeros)
5051             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5052                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5053         }
5054         break;
5055
5056       case Instruction::PHI:
5057         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5058           return NV;
5059         break;
5060       case Instruction::Select: {
5061         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5062         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5063         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5064         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5065         if (LHSI->hasOneUse()) {
5066           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5067             // Fold the known value into the constant operand.
5068             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5069             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5070             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5071                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5072                                                    I.getName()), I);
5073           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5074             // Fold the known value into the constant operand.
5075             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5076             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5077             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5078                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5079                                                    I.getName()), I);
5080           }
5081         }
5082
5083         if (Op1)
5084           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5085         break;
5086       }
5087       case Instruction::Malloc:
5088         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5089         // can assume it is successful and remove the malloc.
5090         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5091           AddToWorkList(LHSI);
5092           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5093                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5094         }
5095         break;
5096       }
5097   }
5098
5099   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5100   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5101     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5102       return NI;
5103   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5104     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5105                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5106       return NI;
5107
5108   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5109   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5110   // now.
5111   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5112     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5113         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5114       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5115       // operand, where it can often be eliminated completely.
5116       Op0 = CI->getOperand(0);
5117
5118       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5119       // so eliminate it as well.
5120       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5121         Op1 = CI2->getOperand(0);
5122
5123       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5124       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5125         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5126           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5127         } else {
5128           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5129           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5130         }
5131       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5132     }
5133   }
5134   
5135   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5136     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5137     // This comes up when you have code like
5138     //   int X = A < B;
5139     //   if (X) ...
5140     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5141     // with a constant or another cast from the same type.
5142     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5143       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5144         return R;
5145   }
5146   
5147   if (I.isEquality()) {
5148     Value *A, *B, *C, *D;
5149     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5150       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5151         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5152         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5153                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5154       }
5155
5156       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5157         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5158         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5159           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5160             if (Op1->hasOneUse()) {
5161               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5162               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5163               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5164                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5165             }
5166         
5167         // A^B == A^D -> B == D
5168         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5169         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5170         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5171         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5172       }
5173     }
5174     
5175     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5176         (A == Op0 || B == Op0)) {
5177       // A == (A^B)  ->  B == 0
5178       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5179       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5180                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5181     }
5182     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5183       // (A-B) == A  ->  B == 0
5184       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5185                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5186     }
5187     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5188       // A == (A-B)  ->  B == 0
5189       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5190                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5191     }
5192     
5193     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5194     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5195         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5196         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5197       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5198       
5199       if (A == C) {
5200         X = B; Y = D; Z = A;
5201       } else if (A == D) {
5202         X = B; Y = C; Z = A;
5203       } else if (B == C) {
5204         X = A; Y = D; Z = B;
5205       } else if (B == D) {
5206         X = A; Y = C; Z = B;
5207       }
5208       
5209       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5210         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5211         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5212         I.setOperand(0, Op1);
5213         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5214         return &I;
5215       }
5216     }
5217   }
5218   return Changed ? &I : 0;
5219 }
5220
5221
5222 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5223 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5224 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5225                                           ConstantInt *DivRHS) {
5226   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5227   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5228   
5229   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5230   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5231   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5232   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5233   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5234   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5235   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5236   // if it finds it. 
5237   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5238   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5239     return 0;
5240   if (DivRHS->isZero())
5241     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5242
5243   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5244   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5245   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5246   // instead of computing a divide. 
5247   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5248
5249   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5250   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5251   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5252   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5253                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5254
5255   // Get the ICmp opcode
5256   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5257
5258   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5259   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5260   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5261   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5262   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5263   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5264   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5265   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5266   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5267   
5268   
5269   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5270     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5271     LoBound = Prod;
5272     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5273     if (!HiOverflow)
5274       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5275   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5276     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5277       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5278       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5279       HiBound = DivRHS;
5280     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5281       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5282       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5283       if (!HiOverflow)
5284         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5285     } else {                       // (X / pos) op neg
5286       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5287       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5288       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5289                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5290       HiBound = AddOne(Prod);
5291       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5292     }
5293   } else {                         // Divisor is < 0.
5294     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5295       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5296       LoBound = AddOne(DivRHS);
5297       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5298       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5299         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5300         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5301       }
5302     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5303       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5304       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5305       if (!LoOverflow)
5306         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5307       HiBound = AddOne(Prod);
5308     } else {                       // (X / neg) op neg
5309       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5310       LoBound = Prod;
5311       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5312       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5313     }
5314     
5315     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5316     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5317   }
5318
5319   Value *X = DivI->getOperand(0);
5320   switch (Pred) {
5321   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5322   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5323     if (LoOverflow && HiOverflow)
5324       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5325     else if (HiOverflow)
5326       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5327                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5328     else if (LoOverflow)
5329       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5330                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5331     else
5332       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5333   case ICmpInst::ICMP_NE:
5334     if (LoOverflow && HiOverflow)
5335       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5336     else if (HiOverflow)
5337       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5338                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5339     else if (LoOverflow)
5340       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5341                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5342     else
5343       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5344   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5345   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5346     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5347       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5348     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5349       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5350     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5351   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5352   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5353     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5354       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5355     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5356       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5357     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5358       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5359     else
5360       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5361   }
5362 }
5363
5364
5365 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5366 ///
5367 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5368                                                           Instruction *LHSI,
5369                                                           ConstantInt *RHS) {
5370   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5371   
5372   switch (LHSI->getOpcode()) {
5373   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5374     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5375       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5376       // fold the xor.
5377       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5378           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5379         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5380         
5381         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5382         // the operation, just stop using the Xor.
5383         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5384           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5385           AddToWorkList(LHSI);
5386           return &ICI;
5387         }
5388         
5389         // Was the old condition true if the operand is positive?
5390         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5391         
5392         // If so, the new one isn't.
5393         isTrueIfPositive ^= true;
5394         
5395         if (isTrueIfPositive)
5396           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5397         else
5398           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5399       }
5400     }
5401     break;
5402   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5403     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5404         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5405       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5406       
5407       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5408       // and/compare to be the input width without changing the value
5409       // produced, eliminating a cast.
5410       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5411         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5412         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5413         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5414         // bit would not work.
5415         if (Cast->hasOneUse() &&
5416             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5417              RHSV.isPositive())) {
5418           uint32_t BitWidth = 
5419             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5420           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5421           NewCST.zext(BitWidth);
5422           APInt NewCI = RHSV;
5423           NewCI.zext(BitWidth);
5424           Instruction *NewAnd = 
5425             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5426                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5427           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5428           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5429                               ConstantInt::get(NewCI));
5430         }
5431       }
5432       
5433       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5434       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5435       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5436       // access.
5437       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5438       if (Shift && !Shift->isShift())
5439         Shift = 0;
5440       
5441       ConstantInt *ShAmt;
5442       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5443       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5444       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5445       
5446       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5447       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5448       // rights, as they sign-extend.
5449       if (ShAmt) {
5450         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5451         if (!CanFold) {
5452           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5453           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5454           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5455           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5456           
5457           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5458           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5459                AndCST->getValue()) == 0)
5460             CanFold = true;
5461         }
5462         
5463         if (CanFold) {
5464           Constant *NewCst;
5465           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5466             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5467           else
5468             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5469           
5470           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5471           // compared.
5472           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5473             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5474             // As a special case, check to see if this means that the
5475             // result is always true or false now.
5476             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5477               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5478             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5479               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5480           } else {
5481             ICI.setOperand(1, NewCst);
5482             Constant *NewAndCST;
5483             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5484               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5485             else
5486               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5487             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5488             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5489             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5490             AddUsesToWorkList(ICI);
5491             return &ICI;
5492           }
5493         }
5494       }
5495       
5496       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5497       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5498       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5499       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5500           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5501           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5502         // Compute C << Y.
5503         Value *NS;
5504         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5505           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5506                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5507         } else {
5508           // Insert a logical shift.
5509           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5510                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5511         }
5512         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5513         
5514         // Compute X & (C << Y).
5515         Instruction *NewAnd = 
5516           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5517         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5518         
5519         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5520         return &ICI;
5521       }
5522     }
5523     break;
5524     
5525   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5526     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5527     if (!ShAmt) break;
5528     
5529     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5530     
5531     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5532     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5533     // simplified.
5534     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5535       break;
5536     
5537     if (ICI.isEquality()) {
5538       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5539       // comparison cannot succeed.
5540       Constant *Comp =
5541         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5542       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5543         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5544         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5545         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5546       }
5547       
5548       if (LHSI->hasOneUse()) {
5549         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5550         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5551         Constant *Mask =
5552           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5553         
5554         Instruction *AndI =
5555           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5556                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5557         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5558         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5559                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5560       }
5561     }
5562     
5563     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5564     bool TrueIfSigned = false;
5565     if (LHSI->hasOneUse() &&
5566         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5567       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5568       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5569                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5570       Instruction *AndI =
5571         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5572                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5573       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5574       
5575       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5576                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5577     }
5578     break;
5579   }
5580     
5581   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5582   case Instruction::AShr: {
5583     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5584     if (!ShAmt) break;
5585
5586     if (ICI.isEquality()) {
5587       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5588       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5589       // simplified.
5590       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5591       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5592         break;
5593       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5594       
5595       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5596       // comparison cannot succeed.
5597       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5598       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5599         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5600       else
5601         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5602       
5603       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5604         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5605         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5606         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5607       }
5608       
5609       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5610         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5611         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5612         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5613         
5614         Instruction *AndI =
5615           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5616                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5617         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5618         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5619                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5620       }
5621     }
5622     break;
5623   }
5624     
5625   case Instruction::SDiv:
5626   case Instruction::UDiv:
5627     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5628     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5629     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5630     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5631     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5632     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5633     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5634       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5635                                           DivRHS))
5636         return R;
5637     break;
5638   }
5639   
5640   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5641   if (ICI.isEquality()) {
5642     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5643     
5644     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5645     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5646     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5647       switch (BO->getOpcode()) {
5648       case Instruction::SRem:
5649         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5650         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5651           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5652           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5653             Instruction *NewRem =
5654               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5655                                          BO->getName());
5656             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5657             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5658                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5659           }
5660         }
5661         break;
5662       case Instruction::Add:
5663         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5664         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5665           if (BO->hasOneUse())
5666             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5667                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5668         } else if (RHSV == 0) {
5669           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5670           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5671           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5672           
5673           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5674             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5675           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5676             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5677           else if (BO->hasOneUse()) {
5678             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5679             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5680             Neg->takeName(BO);
5681             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5682           }
5683         }
5684         break;
5685       case Instruction::Xor:
5686         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5687         // the explicit xor.
5688         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5689           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5690                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5691         
5692         // FALLTHROUGH
5693       case Instruction::Sub:
5694         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5695         if (RHSV == 0)
5696           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5697                               BO->getOperand(1));
5698         break;
5699         
5700       case Instruction::Or:
5701         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5702         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5703         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5704           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5705           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5706             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5707                                                              isICMP_NE));
5708         }
5709         break;
5710         
5711       case Instruction::And:
5712         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5713           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5714           // comparison can never succeed!
5715           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5716             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5717                                                              isICMP_NE));
5718           
5719           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5720           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5721             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5722                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5723                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5724           
5725           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5726           if (isSignBit(BOC)) {
5727             Value *X = BO->getOperand(0);
5728             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5729             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5730               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5731             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5732           }
5733           
5734           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5735           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5736             Value *X = BO->getOperand(0);
5737             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5738             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5739               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5740             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5741           }
5742         }
5743       default: break;
5744       }
5745     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5746       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5747       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5748         AddToWorkList(II);
5749         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5750         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5751         return &ICI;
5752       }
5753     }
5754   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5755             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5756             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5757     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5758       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5759       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5760       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5761       if (SrcTy->isInteger() && 
5762           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5763         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5764         // smaller constant values.
5765         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5766           // X u< 128 => X s> -1
5767           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5768                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5769         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5770                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5771           // X u> 127 => X s< 0
5772           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5773                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5774         }
5775       }
5776     }
5777   }
5778   return 0;
5779 }
5780
5781 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5782 /// We only handle extending casts so far.
5783 ///
5784 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5785   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5786   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5787   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5788   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5789   Value *RHSCIOp;
5790
5791   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5792   // integer type is the same size as the pointer type.
5793   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5794       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5795          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5796     Value *RHSOp = 0;
5797     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5798       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5799     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5800       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5801       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5802       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5803         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5804                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5805     }
5806
5807     if (RHSOp)
5808       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5809   }
5810   
5811   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5812   // Enforce this.
5813   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5814       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5815     return 0;
5816
5817   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5818   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5819
5820   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5821     // Not an extension from the same type?
5822     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5823     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5824       return 0;
5825     
5826     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5827     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5828     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5829       return 0;
5830
5831     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5832     // then we can't handle this.
5833     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5834       return 0;
5835     
5836     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5837     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5838   }
5839
5840   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5841   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5842   if (!CI)
5843     return 0;
5844
5845   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5846   // reextended to DestTy.
5847   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5848   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5849
5850   // If the re-extended constant didn't change...
5851   if (Res2 == CI) {
5852     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5853     // For example, we might have:
5854     //    %A = sext short %X to uint
5855     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5856     // It is incorrect to transform this into 
5857     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5858     // because %A may have negative value. 
5859     //
5860     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5861     // OR operation is EQ/NE.
5862     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5863       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5864     else
5865       return 0;
5866   }
5867
5868   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5869   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5870
5871   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5872   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5873   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5874     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5875   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5876     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5877
5878   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5879   // should have been folded away previously and not enter in here.
5880   Value *Result;
5881   if (isSignedCmp) {
5882     // We're performing a signed comparison.
5883     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5884       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5885     else
5886       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5887   } else {
5888     // We're performing an unsigned comparison.
5889     if (isSignedExt) {
5890       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5891       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5892       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5893       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5894                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5895     } else {
5896       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5897       Result = ConstantInt::getTrue();
5898     }
5899   }
5900
5901   // Finally, return the value computed.
5902   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5903       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5904     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5905   } else {
5906     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5907             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5908            "ICmp should be folded!");
5909     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5910       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5911     else
5912       return BinaryOperator::createNot(Result);
5913   }
5914 }
5915
5916 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5917   return commonShiftTransforms(I);
5918 }
5919
5920 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5921   return commonShiftTransforms(I);
5922 }
5923
5924 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5925   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
5926     return R;
5927   
5928   Value *Op0 = I.getOperand(0);
5929   
5930   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5931   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5932     if (CSI->isAllOnesValue())
5933       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5934   
5935   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5936   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5937                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
5938     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
5939   
5940   return 0;
5941 }
5942
5943 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5944   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5945   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5946
5947   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5948   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5949   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5950       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5951     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5952   
5953   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5954     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5955       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5956     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5957       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5958   }
5959   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5960     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5961       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5962     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5963       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5964   }
5965
5966   // Try to fold constant and into select arguments.
5967   if (isa<Constant>(Op0))
5968     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5969       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5970         return R;
5971
5972   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5973     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5974       return Res;
5975   return 0;
5976 }
5977
5978 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5979                                                BinaryOperator &I) {
5980   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5981
5982   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5983   // purpose is to compute bits we don't care about.
5984   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5985   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5986   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5987                            KnownZero, KnownOne))
5988     return &I;
5989   
5990   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5991   // of a signed value.
5992   //
5993   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5994     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5995       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5996     else {
5997       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5998       return &I;
5999     }
6000   }
6001   
6002   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6003   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6004     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6005       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6006         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6007                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6008   
6009   // Try to fold constant and into select arguments.
6010   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6011     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6012       return R;
6013   if (isa<PHINode>(Op0))
6014     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6015       return NV;
6016   
6017   if (Op0->hasOneUse()) {
6018     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6019       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6020       Value *V1, *V2;
6021       ConstantInt *CC;
6022       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6023         default: break;
6024         case Instruction::Add:
6025         case Instruction::And:
6026         case Instruction::Or:
6027         case Instruction::Xor: {
6028           // These operators commute.
6029           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6030           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6031               match(Op0BO->getOperand(1),
6032                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6033             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6034                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6035                                             Op0BO->getName());
6036             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6037             Instruction *X = 
6038               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6039                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6040             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6041             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6042             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6043                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6044           }
6045           
6046           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6047           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6048           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6049               match(Op0BOOp1, 
6050                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6051               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6052               V2 == Op1) {
6053             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6054                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6055                                                      Op0BO->getName());
6056             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6057             Instruction *XM =
6058               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6059                                         V1->getName()+".mask");
6060             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6061             
6062             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6063           }
6064         }
6065           
6066         // FALL THROUGH.
6067         case Instruction::Sub: {
6068           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6069           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6070               match(Op0BO->getOperand(0),
6071                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6072             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6073                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6074                                                      Op0BO->getName());
6075             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6076             Instruction *X =
6077               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6078                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6079             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6080             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6081             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6082                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6083           }
6084           
6085           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6086           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6087               match(Op0BO->getOperand(0),
6088                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6089                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6090               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6091                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6092             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6093                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6094                                                      Op0BO->getName());
6095             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6096             Instruction *XM =
6097               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6098                                         V1->getName()+".mask");
6099             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6100             
6101             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6102           }
6103           
6104           break;
6105         }
6106       }
6107       
6108       
6109       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6110       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6111       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6112         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6113         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6114         
6115         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6116           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6117           case Instruction::Add:
6118             isValid = isLeftShift;
6119             break;
6120           case Instruction::Or:
6121           case Instruction::Xor:
6122             highBitSet = false;
6123             break;
6124           case Instruction::And:
6125             highBitSet = true;
6126             break;
6127         }
6128         
6129         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6130         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6131         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6132         // the constant which would cause it to be modified for this
6133         // operation.
6134         //
6135         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6136           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6137         
6138         if (isValid) {
6139           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6140           
6141           Instruction *NewShift =
6142             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6143           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6144           NewShift->takeName(Op0BO);
6145           
6146           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6147                                         NewRHS);
6148         }
6149       }
6150     }
6151   }
6152   
6153   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6154   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6155   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6156     ShiftOp = 0;
6157   
6158   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6159     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6160     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6161     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6162     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6163     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6164     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6165     
6166     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6167     if (AmtSum > TypeBits)
6168       AmtSum = TypeBits;
6169     
6170     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6171     
6172     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6173     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6174       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6175                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6176     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6177                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6178       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6179       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6180     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6181                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6182       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6183       Instruction *Shift =
6184         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6185       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6186
6187       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6188       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6189     }
6190     
6191     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6192     // right.  See if the amounts are equal.
6193     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6194       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6195       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6196         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6197         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6198       }
6199       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6200       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6201         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6202         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6203       }
6204       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6205       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6206       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6207       // generators.
6208       const Type *SExtType = 0;
6209       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6210       case 1  :
6211       case 8  :
6212       case 16 :
6213       case 32 :
6214       case 64 :
6215       case 128:
6216         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6217         break;
6218       default: break;
6219       }
6220       if (SExtType) {
6221         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6222         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6223         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6224       }
6225       // Otherwise, we can't handle it yet.
6226     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6227       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6228       
6229       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6230       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6231         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6232                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6233         Instruction *Shift =
6234           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6235         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6236         
6237         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6238         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6239       }
6240       
6241       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6242       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6243         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6244         Instruction *Shift =
6245           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6246         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6247         
6248         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6249         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6250       }
6251       
6252       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6253     } else {
6254       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6255       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6256
6257       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6258       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6259         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6260                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6261         Instruction *Shift =
6262           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6263                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6264         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6265         
6266         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6267         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6268       }
6269       
6270       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6271       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6272         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6273         Instruction *Shift =
6274           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6275         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6276         
6277         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6278         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6279       }
6280       
6281       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6282     }
6283   }
6284   return 0;
6285 }
6286
6287
6288 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6289 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6290 /// X*Scale+Offset.
6291 ///
6292 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6293                                         int &Offset) {
6294   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6295   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6296     Offset = CI->getZExtValue();
6297     Scale  = 0;
6298     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6299   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6300     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6301       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6302         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6303         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6304         Offset = 0;
6305         return I->getOperand(0);
6306       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6307         // This value is scaled by 'RHS'.
6308         Scale = RHS->getZExtValue();
6309         Offset = 0;
6310         return I->getOperand(0);
6311       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6312         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6313         // where C1 is divisible by C2.
6314         unsigned SubScale;
6315         Value *SubVal = 
6316           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6317         Offset += RHS->getZExtValue();
6318         Scale = SubScale;
6319         return SubVal;
6320       }
6321     }
6322   }
6323
6324   // Otherwise, we can't look past this.
6325   Scale = 1;
6326   Offset = 0;
6327   return Val;
6328 }
6329
6330
6331 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6332 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6333 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6334                                                    AllocationInst &AI) {
6335   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6336   
6337   // Remove any uses of AI that are dead.
6338   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6339   
6340   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6341     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6342     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6343       while (UI != E && *UI == User)
6344         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6345       
6346       ++NumDeadInst;
6347       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6348       EraseInstFromFunction(*User);
6349     }
6350   }
6351   
6352   // Get the type really allocated and the type casted to.
6353   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6354   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6355   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6356
6357   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6358   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6359   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6360
6361   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6362   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6363   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6364   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6365
6366   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6367   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6368   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6369
6370   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6371   // size argument.
6372   unsigned ArraySizeScale;
6373   int ArrayOffset;
6374   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6375     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6376  
6377   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6378   // do the xform.
6379   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6380       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6381
6382   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6383   Value *Amt = 0;
6384   if (Scale == 1) {
6385     Amt = NumElements;
6386   } else {
6387     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6388     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6389     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6390       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6391     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6392     else if (Scale != 1) {
6393       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6394       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6395     }
6396   }
6397   
6398   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6399     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6400     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6401     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6402   }
6403   
6404   AllocationInst *New;
6405   if (isa<MallocInst>(AI))
6406     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6407   else
6408     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6409   InsertNewInstBefore(New, AI);
6410   New->takeName(&AI);
6411   
6412   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6413   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6414   // die soon.
6415   if (!AI.hasOneUse()) {
6416     AddUsesToWorkList(AI);
6417     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6418     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6419     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6420     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6421     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6422   }
6423   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6424 }
6425
6426 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6427 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6428 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6429 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6430 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6431 ///
6432 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6433 /// extension operation if Ty is larger.
6434 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6435                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6436   // We can always evaluate constants in another type.
6437   if (isa<ConstantInt>(V))
6438     return true;
6439   
6440   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6441   if (!I) return false;
6442   
6443   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6444   
6445   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6446   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6447     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6448     // it, and this will remove a cast overall.
6449     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6450       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6451       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6452       // casts first.
6453       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6454         ++NumCastsRemoved;
6455       return true;
6456     }
6457   }
6458
6459   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6460   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6461   if (!I->hasOneUse()) return false;
6462
6463   switch (I->getOpcode()) {
6464   case Instruction::Add:
6465   case Instruction::Sub:
6466   case Instruction::And:
6467   case Instruction::Or:
6468   case Instruction::Xor:
6469     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6470     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6471                                       NumCastsRemoved) &&
6472            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6473                                       NumCastsRemoved);
6474
6475   case Instruction::Shl:
6476     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6477     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6478     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6479       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6480       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6481           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6482         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6483                                           NumCastsRemoved);
6484     }
6485     break;
6486   case Instruction::LShr:
6487     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6488     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6489     // already zeros.
6490     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6491       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6492       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6493       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6494           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6495             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6496           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6497         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6498                                           NumCastsRemoved);
6499       }
6500     }
6501     break;
6502   case Instruction::ZExt:
6503   case Instruction::SExt:
6504   case Instruction::Trunc:
6505     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6506     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6507     // of casts in the input.
6508     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6509       return true;
6510     
6511     break;
6512   default:
6513     // TODO: Can handle more cases here.
6514     break;
6515   }
6516   
6517   return false;
6518 }
6519
6520 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6521 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6522 /// evaluate the expression.
6523 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6524                                              bool isSigned) {
6525   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6526     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6527
6528   // Otherwise, it must be an instruction.
6529   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6530   Instruction *Res = 0;
6531   switch (I->getOpcode()) {
6532   case Instruction::Add:
6533   case Instruction::Sub:
6534   case Instruction::And:
6535   case Instruction::Or:
6536   case Instruction::Xor:
6537   case Instruction::AShr:
6538   case Instruction::LShr:
6539   case Instruction::Shl: {
6540     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6541     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6542     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6543                                  LHS, RHS, I->getName());
6544     break;
6545   }    
6546   case Instruction::Trunc:
6547   case Instruction::ZExt:
6548   case Instruction::SExt:
6549     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6550     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6551     // new.
6552     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6553       return I->getOperand(0);
6554     
6555     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6556     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6557                            Ty, I->getName());
6558     break;
6559   default: 
6560     // TODO: Can handle more cases here.
6561     assert(0 && "Unreachable!");
6562     break;
6563   }
6564   
6565   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6566 }
6567
6568 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6569 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6570   Value *Src = CI.getOperand(0);
6571
6572   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6573   // eliminate it now.
6574   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6575     if (Instruction::CastOps opc = 
6576         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6577       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6578       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6579       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6580     }
6581   }
6582
6583   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6584   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6585     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6586       return NV;
6587
6588   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6589   if (isa<PHINode>(Src))
6590     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6591       return NV;
6592   
6593   return 0;
6594 }
6595
6596 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6597 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6598   Value *Src = CI.getOperand(0);
6599   
6600   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6601     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6602     // this into a cast of the original pointer!
6603     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6604       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6605       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6606       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6607       AddToWorkList(GEP);
6608       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6609       return &CI;
6610     }
6611     
6612     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6613     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6614     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6615     // non-type-safe code.
6616     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6617       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6618         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6619         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6620         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6621         
6622         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6623         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6624         const Type *GEPIdxTy =
6625           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6626         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6627           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6628           
6629           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6630           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6631           // is something like [0 x {int, int}]
6632           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6633           int64_t FirstIdx = 0;
6634           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6635             FirstIdx = Offset/TySize;
6636             Offset %= TySize;
6637           
6638             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6639             if (Offset < 0) {
6640               --FirstIdx;
6641               Offset += TySize;
6642               assert(Offset >= 0);
6643             }
6644             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6645           }
6646           
6647           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6648
6649           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6650           while (Offset) {
6651             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6652               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6653               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6654                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6655                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6656               
6657                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6658                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6659               } else {
6660                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6661                 Offset = 0;
6662                 OrigBase = 0;
6663               }
6664             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6665               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6666               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6667                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6668                 Offset %= EltSize;
6669               } else {
6670                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6671               }
6672               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6673             } else {
6674               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6675               Offset = 0;
6676               OrigBase = 0;
6677             }
6678           }
6679           if (OrigBase) {
6680             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6681             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6682             // two.
6683             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6684                                                       NewIndices.begin(),
6685                                                       NewIndices.end(), "");
6686             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6687             NGEP->takeName(GEP);
6688             
6689             if (isa<BitCastInst>(CI))
6690               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6691             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6692             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6693           }
6694         }
6695       }      
6696     }
6697   }
6698     
6699   return commonCastTransforms(CI);
6700 }
6701
6702
6703
6704 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6705 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6706 /// cases.
6707 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6708 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6709   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6710     return Result;
6711
6712   Value *Src = CI.getOperand(0);
6713   const Type *SrcTy = Src->getType();
6714   const Type *DestTy = CI.getType();
6715   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6716   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6717
6718   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6719   // purpose is to compute bits we don't care about.
6720   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6721   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6722                            KnownZero, KnownOne))
6723     return &CI;
6724
6725   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6726   // can't do anything more. 
6727   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6728   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6729     return 0;
6730
6731   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6732   int NumCastsRemoved = 0;
6733   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6734       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6735                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6736     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6737     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6738     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6739     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6740     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6741     // require that two casts have been eliminated.
6742     bool DoXForm;
6743     switch (CI.getOpcode()) {
6744     default:
6745       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6746       // get here because of the check above.
6747       assert(0 && "Unknown cast type");
6748     case Instruction::Trunc:
6749       DoXForm = true;
6750       break;
6751     case Instruction::ZExt:
6752       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6753       break;
6754     case Instruction::SExt:
6755       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6756       break;
6757     }
6758     
6759     if (DoXForm) {
6760       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6761                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6762       assert(Res->getType() == DestTy);
6763       switch (CI.getOpcode()) {
6764       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6765       case Instruction::Trunc:
6766       case Instruction::BitCast:
6767         // Just replace this cast with the result.
6768         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6769       case Instruction::ZExt: {
6770         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6771         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6772         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6773                                                             SrcBitSize));
6774         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6775       }
6776       case Instruction::SExt:
6777         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6778         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6779             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6780                              CI), DestTy);
6781       }
6782     }
6783   }
6784   
6785   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6786   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6787
6788   switch (SrcI->getOpcode()) {
6789   case Instruction::Add:
6790   case Instruction::Mul:
6791   case Instruction::And:
6792   case Instruction::Or:
6793   case Instruction::Xor:
6794     // If we are discarding information, rewrite.
6795     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6796       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6797       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6798       // only be converting signedness, which is a noop.
6799       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6800           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6801           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6802         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6803         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6804         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6805         return BinaryOperator::create(
6806             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6807       }
6808     }
6809
6810     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6811     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6812         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6813         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6814         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6815       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6816       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6817     }
6818     break;
6819   case Instruction::SDiv:
6820   case Instruction::UDiv:
6821   case Instruction::SRem:
6822   case Instruction::URem:
6823     // If we are just changing the sign, rewrite.
6824     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6825       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6826       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6827       // only be converting signedness, which is a noop.
6828       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6829           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6830         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6831                                               Op0, DestTy, SrcI);
6832         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6833                                               Op1, DestTy, SrcI);
6834         return BinaryOperator::create(
6835           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6836       }
6837     }
6838     break;
6839
6840   case Instruction::Shl:
6841     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6842     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6843     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6844     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6845     // in the value.
6846     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6847         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6848       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6849           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6850       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6851       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6852       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6853     }
6854     break;
6855   case Instruction::AShr:
6856     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6857     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6858     // simplifications.
6859     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6860         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6861       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6862       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6863         // Insert the new logical shift right.
6864         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6865       }
6866     }
6867     break;
6868   }
6869   return 0;
6870 }
6871
6872 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6873   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6874     return Result;
6875   
6876   Value *Src = CI.getOperand(0);
6877   const Type *Ty = CI.getType();
6878   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6879   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6880   
6881   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6882     switch (SrcI->getOpcode()) {
6883     default: break;
6884     case Instruction::LShr:
6885       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6886       // are already zeros.
6887       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6888         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6889         
6890         // Get a mask for the bits shifting in.
6891         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6892         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6893         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6894           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6895             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6896
6897           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6898           // shift.
6899           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6900           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6901                                        Ty, CI);
6902           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6903         }
6904       } else {     // This is a variable shr.
6905         
6906         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6907         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6908         // loop-invariant and CSE'd.
6909         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6910           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6911
6912           Value *V = InsertNewInstBefore(
6913               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6914                                      "tmp"), CI);
6915           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6916                                                             SrcI->getOperand(0),
6917                                                             "tmp"), CI);
6918           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6919           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6920         }
6921       }
6922       break;
6923     }
6924   }
6925   
6926   return 0;
6927 }
6928
6929 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6930   // If one of the common conversion will work ..
6931   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6932     return Result;
6933
6934   Value *Src = CI.getOperand(0);
6935
6936   // If this is a cast of a cast
6937   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6938     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6939     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6940     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6941     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6942       // Get the sizes of the types involved
6943       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6944       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6945       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6946       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6947       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6948       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6949         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6950         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6951         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6952         Instruction *And = 
6953           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6954         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6955         if (And->getType() != CI.getType()) {
6956           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6957           InsertNewInstBefore(And, CI);
6958           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6959         }
6960         return And;
6961       }
6962     }
6963   }
6964
6965   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6966     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6967     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6968     // cast to integer to avoid the comparison.
6969     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6970       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6971       
6972       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6973       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6974       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6975           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6976         Value *In = ICI->getOperand(0);
6977         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6978                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6979         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6980                                                         In->getName()+".lobit"),
6981                                  CI);
6982         if (In->getType() != CI.getType())
6983           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6984                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6985
6986         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6987           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6988           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6989                                                           In->getName()+".not"),
6990                                    CI);
6991         }
6992
6993         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6994       }
6995       
6996       
6997       
6998       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6999       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7000       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7001       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7002       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7003       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7004       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7005       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7006       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7007           // This only works for EQ and NE
7008           ICI->isEquality()) {
7009         // If Op1C some other power of two, convert:
7010         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7011         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7012         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7013         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7014         
7015         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7016         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7017           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7018           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7019             // (X&4) == 2 --> false
7020             // (X&4) != 2 --> true
7021             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7022             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7023             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7024           }
7025           
7026           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7027           Value *In = ICI->getOperand(0);
7028           if (ShiftAmt) {
7029             // Perform a logical shr by shiftamt.
7030             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7031             In = InsertNewInstBefore(
7032                    BinaryOperator::createLShr(In,
7033                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7034                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7035           }
7036           
7037           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7038             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7039             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7040             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7041           }
7042           
7043           if (CI.getType() == In->getType())
7044             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7045           else
7046             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7047         }
7048       }
7049     }
7050   }    
7051   return 0;
7052 }
7053
7054 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7055   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7056     return I;
7057   
7058   Value *Src = CI.getOperand(0);
7059   
7060   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7061   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7062   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7063     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7064     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7065     // cast to integer to avoid the comparison.
7066     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7067       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7068       
7069       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7070       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7071       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7072           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7073         Value *In = ICI->getOperand(0);
7074         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7075                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7076         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7077                                                         In->getName()+".lobit"),
7078                                  CI);
7079         if (In->getType() != CI.getType())
7080           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7081                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7082         
7083         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7084           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7085                                      In->getName()+".not"), CI);
7086         
7087         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7088       }
7089     }
7090   }
7091       
7092   return 0;
7093 }
7094
7095 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7096   return commonCastTransforms(CI);
7097 }
7098
7099 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7100   return commonCastTransforms(CI);
7101 }
7102
7103 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7104   return commonCastTransforms(CI);
7105 }
7106
7107 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7108   return commonCastTransforms(CI);
7109 }
7110
7111 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7112   return commonCastTransforms(CI);
7113 }
7114
7115 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7116   return commonCastTransforms(CI);
7117 }
7118
7119 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7120   return commonPointerCastTransforms(CI);
7121 }
7122
7123 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7124   return commonCastTransforms(CI);
7125 }
7126
7127 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7128   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7129   // otherwise just apply the common ones.
7130   Value *Src = CI.getOperand(0);
7131   const Type *SrcTy = Src->getType();
7132   const Type *DestTy = CI.getType();
7133
7134   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7135     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7136       return Result;
7137   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7138     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7139       return I;
7140   } else {
7141     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7142       return Result;
7143   }
7144
7145
7146   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7147   // be replaced by the operand.
7148   if (DestTy == Src->getType())
7149     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7150
7151   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7152     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7153     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7154     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7155     
7156     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7157     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7158     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7159       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7160         return V;
7161     
7162     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7163     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7164     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7165     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7166     unsigned NumZeros = 0;
7167     while (SrcElTy != DstElTy && 
7168            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7169            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7170       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7171       ++NumZeros;
7172     }
7173
7174     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7175     if (SrcElTy == DstElTy) {
7176       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7177       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7178                                    ((Instruction*) NULL));
7179     }
7180   }
7181
7182   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7183     if (SVI->hasOneUse()) {
7184       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7185       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7186       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7187           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7188                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7189         CastInst *Tmp;
7190         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7191         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7192         // us to eliminate at least one cast.
7193         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7194              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7195             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7196              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7197           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7198                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7199           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7200                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7201           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7202           // know the vector types match #elts.
7203           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7204         }
7205       }
7206     }
7207   }
7208   return 0;
7209 }
7210
7211 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7212 ///   %C = or %A, %B
7213 ///   %D = select %cond, %C, %A
7214 /// into:
7215 ///   %C = select %cond, %B, 0
7216 ///   %D = or %A, %C
7217 ///
7218 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7219 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7220 /// equal the other incoming value of the select.
7221 ///
7222 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7223   switch (I->getOpcode()) {
7224   case Instruction::Add:
7225   case Instruction::Mul:
7226   case Instruction::And:
7227   case Instruction::Or:
7228   case Instruction::Xor:
7229     return 3;              // Can fold through either operand.
7230   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7231   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7232   case Instruction::LShr:
7233   case Instruction::AShr:
7234     return 1;
7235   default:
7236     return 0;              // Cannot fold
7237   }
7238 }
7239
7240 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7241 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7242 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7243   switch (I->getOpcode()) {
7244   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7245   case Instruction::Add:
7246   case Instruction::Sub:
7247   case Instruction::Or:
7248   case Instruction::Xor:
7249   case Instruction::Shl:
7250   case Instruction::LShr:
7251   case Instruction::AShr:
7252     return Constant::getNullValue(I->getType());
7253   case Instruction::And:
7254     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7255   case Instruction::Mul:
7256     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7257   }
7258 }
7259
7260 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7261 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7262 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7263                                           Instruction *FI) {
7264   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7265     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7266     // merge.
7267     if (TI->isCast()) {
7268       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7269         return 0;
7270     } else {
7271       return 0;  // unknown unary op.
7272     }
7273
7274     // Fold this by inserting a select from the input values.
7275     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7276                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7277     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7278     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7279                             TI->getType());
7280   }
7281
7282   // Only handle binary operators here.
7283   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7284     return 0;
7285
7286   // Figure out if the operations have any operands in common.
7287   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7288   bool MatchIsOpZero;
7289   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7290     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7291     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7292     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7293     MatchIsOpZero = true;
7294   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7295     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7296     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7297     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7298     MatchIsOpZero = false;
7299   } else if (!TI->isCommutative()) {
7300     return 0;
7301   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7302     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7303     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7304     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7305     MatchIsOpZero = true;
7306   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7307     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7308     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7309     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7310     MatchIsOpZero = true;
7311   } else {
7312     return 0;
7313   }
7314
7315   // If we reach here, they do have operations in common.
7316   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7317                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7318   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7319
7320   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7321     if (MatchIsOpZero)
7322       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7323     else
7324       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7325   }
7326   assert(0 && "Shouldn't get here");
7327   return 0;
7328 }
7329
7330 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7331   Value *CondVal = SI.getCondition();
7332   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7333   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7334
7335   // select true, X, Y  -> X
7336   // select false, X, Y -> Y
7337   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7338     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7339
7340   // select C, X, X -> X
7341   if (TrueVal == FalseVal)
7342     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7343
7344   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7345     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7346   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7347     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7348   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7349     if (isa<Constant>(TrueVal))
7350       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7351     else
7352       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7353   }
7354
7355   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7356     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7357       if (C->getZExtValue()) {
7358         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7359         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7360       } else {
7361         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7362         Value *NotCond =
7363           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7364                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7365         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7366       }
7367     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7368       if (C->getZExtValue() == false) {
7369         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7370         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7371       } else {
7372         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7373         Value *NotCond =
7374           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7375                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7376         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7377       }
7378     }
7379     
7380     // select a, b, a  -> a&b
7381     // select a, a, b  -> a|b
7382     if (CondVal == TrueVal)
7383       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7384     else if (CondVal == FalseVal)
7385       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7386   }
7387
7388   // Selecting between two integer constants?
7389   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7390     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7391       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7392       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7393         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7394       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7395         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7396         Value *NotCond =
7397           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7398                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7399         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7400       }
7401       
7402       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7403
7404       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7405
7406         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7407         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7408           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7409             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7410               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7411               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7412               Value *X = IC->getOperand(0);
7413               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7414               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7415               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7416                                                         ShAmt, "ones");
7417               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7418               
7419               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7420               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7421               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7422               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7423               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7424               if (SRASize < SISize)
7425                 opc = Instruction::SExt;
7426               else if (SRASize > SISize)
7427                 opc = Instruction::Trunc;
7428               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7429             }
7430           }
7431
7432
7433         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7434         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7435         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7436         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7437         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7438           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7439               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7440             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7441               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7442                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7443                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7444                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7445                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7446                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7447                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7448                 // true or false val is the zero.
7449                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7450                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7451                 Value *V = ICA;
7452                 if (ShouldNotVal)
7453                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7454                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7455                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7456               }
7457       }
7458     }
7459
7460   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7461   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7462     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7463       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7464       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7465         // This is not safe in general for floating point:  
7466         // consider X== -0, Y== +0.
7467         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7468         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7469         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7470               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7471             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7472              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7473         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7474       }
7475       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7476       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7477         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7478       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7479
7480     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7481       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7482       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7483         // This is not safe in general for floating point:  
7484         // consider X== -0, Y== +0.
7485         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7486         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7487         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7488               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7489             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7490              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7491           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7492       }
7493       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7494       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7495         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7496       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7497     }
7498   }
7499
7500   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7501   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7502     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7503       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7504       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7505         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7506       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7507       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7508         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7509       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7510
7511     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7512       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7513       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7514         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7515       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7516       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7517         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7518       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7519     }
7520   }
7521
7522   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7523     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7524       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7525         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7526
7527         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7528         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7529           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7530             return IV;
7531
7532         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7533         // even legal for FP.
7534         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7535             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7536           AddOp = FI; SubOp = TI;
7537         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7538                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7539           AddOp = TI; SubOp = FI;
7540         }
7541
7542         if (AddOp) {
7543           Value *OtherAddOp = 0;
7544           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7545             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7546           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7547             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7548           }
7549
7550           if (OtherAddOp) {
7551             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7552             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7553             Value *NegVal;  // Compute -Z
7554             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7555               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7556             } else {
7557               NegVal = InsertNewInstBefore(
7558                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7559             }
7560
7561             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7562             Value *NewFalseOp = NegVal;
7563             if (AddOp != TI)
7564               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7565             Instruction *NewSel =
7566               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7567
7568             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7569             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7570           }
7571         }
7572       }
7573
7574   // See if we can fold the select into one of our operands.
7575   if (SI.getType()->isInteger()) {
7576     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7577     // transformation we are doing here.
7578     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7579       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7580           !isa<Constant>(FalseVal))
7581         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7582           unsigned OpToFold = 0;
7583           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7584             OpToFold = 1;
7585           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7586             OpToFold = 2;
7587           }
7588
7589           if (OpToFold) {
7590             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7591             Instruction *NewSel =
7592               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7593             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7594             NewSel->takeName(TVI);
7595             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7596               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7597             else {
7598               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7599             }
7600           }
7601         }
7602
7603     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7604       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7605           !isa<Constant>(TrueVal))
7606         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7607           unsigned OpToFold = 0;
7608           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7609             OpToFold = 1;
7610           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7611             OpToFold = 2;
7612           }
7613
7614           if (OpToFold) {
7615             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7616             Instruction *NewSel =
7617               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7618             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7619             NewSel->takeName(FVI);
7620             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7621               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7622             else
7623               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7624           }
7625         }
7626   }
7627
7628   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7629     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7630     SI.setOperand(1, FalseVal);
7631     SI.setOperand(2, TrueVal);
7632     return &SI;
7633   }
7634
7635   return 0;
7636 }
7637
7638 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7639 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7640 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7641 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7642 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7643                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7644   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7645     unsigned Align = GV->getAlignment();
7646     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7647       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7648
7649     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7650     // of the global.
7651     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7652       GV->setAlignment(PrefAlign);
7653       Align = PrefAlign;
7654     }
7655     return Align;
7656   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7657     unsigned Align = AI->getAlignment();
7658     if (Align == 0 && TD) {
7659       if (isa<AllocaInst>(AI))
7660         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7661       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7662         // Malloc returns maximally aligned memory.
7663         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7664         Align =
7665           std::max(Align,
7666                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7667         Align =
7668           std::max(Align,
7669                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7670       }
7671     }
7672     
7673     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7674     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7675     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7676       AI->setAlignment(PrefAlign);
7677       Align = PrefAlign;
7678     }
7679     return Align;
7680   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7681              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7682               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7683     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7684                                       TD, PrefAlign);
7685   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7686     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7687     bool AllZeroOperands = true;
7688     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7689       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7690           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7691         AllZeroOperands = false;
7692         break;
7693       }
7694
7695     if (AllZeroOperands) {
7696       // Treat this like a bitcast.
7697       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7698     }
7699
7700     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7701     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7702
7703     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7704     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7705     // least as much as its type requires.
7706     if (!TD) return 0;
7707
7708     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7709     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7710     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7711     if (Align <= BaseAlignment) {
7712       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7713       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7714       Align = std::min(Align, (unsigned)
7715                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7716       return Align;
7717     }
7718     return 0;
7719   }
7720   return 0;
7721 }
7722
7723
7724 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7725 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7726 /// the heavy lifting.
7727 ///
7728 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7729   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7730   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7731   
7732   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7733   // visitCallSite.
7734   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7735     bool Changed = false;
7736
7737     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7738     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7739       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7740
7741       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7742         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7743           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7744           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7745           // alignment is sufficient.
7746         }
7747     }
7748
7749     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7750     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7751     // into a call to memcpy.
7752     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7753       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7754         if (GVSrc->isConstant()) {
7755           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7756           const char *Name;
7757           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7758               Type::Int32Ty)
7759             Name = "llvm.memcpy.i32";
7760           else
7761             Name = "llvm.memcpy.i64";
7762           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7763                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7764           CI.setOperand(0, MemCpy);
7765           Changed = true;
7766         }
7767     }
7768
7769     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7770     // set, update the alignment.
7771     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7772       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7773       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7774       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7775       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7776         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7777         Changed = true;
7778       }
7779
7780       // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
7781       // load/store.
7782       ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(CI.getOperand(3));
7783       if (MemOpLength) {
7784         unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
7785         unsigned Align = cast<ConstantInt>(CI.getOperand(4))->getZExtValue();
7786         PointerType *NewPtrTy = NULL;
7787         // Destination pointer type is always i8 *
7788         // If Size is 8 then use Int64Ty
7789         // If Size is 4 then use Int32Ty
7790         // If Size is 2 then use Int16Ty
7791         // If Size is 1 then use Int8Ty
7792         if (Size && Size <=8 && !(Size&(Size-1)))
7793           NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
7794
7795         if (NewPtrTy) {
7796           Value *Src = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(2),
7797                                         NewPtrTy, CI);
7798           Value *Dest = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI.getOperand(1),
7799                                          NewPtrTy, CI);
7800           Value *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, Align, &CI);
7801           Value *NS = new StoreInst(L, Dest, false, Align, &CI);
7802           CI.replaceAllUsesWith(NS);
7803           Changed = true;
7804           return EraseInstFromFunction(CI);
7805         }
7806       }
7807     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7808       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7809       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7810         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7811         Changed = true;
7812       }
7813     }
7814           
7815     if (Changed) return II;
7816   } else {
7817     switch (II->getIntrinsicID()) {
7818     default: break;
7819     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7820     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7821     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7822     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7823     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7824       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7825       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7826       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7827         Value *Ptr = 
7828           InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7829                            PointerType::getUnqual(II->getType()), CI);
7830         return new LoadInst(Ptr);
7831       }
7832       break;
7833     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7834     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7835       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7836       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7837         const Type *OpPtrTy = 
7838           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
7839         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7840                                       OpPtrTy, CI);
7841         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7842       }
7843       break;
7844     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7845     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7846     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7847     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7848       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7849       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7850         const Type *OpPtrTy = 
7851           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
7852         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7853                                       OpPtrTy, CI);
7854         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7855       }
7856       break;
7857       
7858     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7859       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7860       // we can simplify the input based on that, do so now.
7861       uint64_t UndefElts;
7862       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7863                                                 UndefElts)) {
7864         II->setOperand(1, V);
7865         return II;
7866       }
7867       break;
7868     }
7869       
7870     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7871       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7872       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7873         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7874         
7875         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7876         bool AllEltsOk = true;
7877         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7878           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7879               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7880             AllEltsOk = false;
7881             break;
7882           }
7883         }
7884         
7885         if (AllEltsOk) {
7886           // Cast the input vectors to byte vectors.
7887           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7888                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7889           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7890                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7891           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7892           
7893           // Only extract each element once.
7894           Value *ExtractedElts[32];
7895           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7896           
7897           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7898             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7899               continue;
7900             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7901             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7902             
7903             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7904               Instruction *Elt = 
7905                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7906               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7907               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7908             }
7909           
7910             // Insert this value into the result vector.
7911             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7912             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7913           }
7914           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7915         }
7916       }
7917       break;
7918
7919     case Intrinsic::stackrestore: {
7920       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7921       // happen when variable allocas are DCE'd.
7922       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7923         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7924           BasicBlock::iterator BI = SS;
7925           if (&*++BI == II)
7926             return EraseInstFromFunction(CI);
7927         }
7928       }
7929       
7930       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7931       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7932       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7933       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7934         BasicBlock::iterator BI = II;
7935         bool CannotRemove = false;
7936         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7937           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7938               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7939             CannotRemove = true;
7940             break;
7941           }
7942         }
7943         if (!CannotRemove)
7944           return EraseInstFromFunction(CI);
7945       }
7946       break;
7947     }
7948     }
7949   }
7950
7951   return visitCallSite(II);
7952 }
7953
7954 // InvokeInst simplification
7955 //
7956 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7957   return visitCallSite(&II);
7958 }
7959
7960 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7961 //
7962 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7963   bool Changed = false;
7964
7965   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7966   // to the arguments of the call/invoke.
7967   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7968
7969   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7970
7971   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7972     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7973       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7974       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7975       // be unreachable, as the call is undefined.
7976       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7977                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
7978                                     OldCall);
7979       if (!OldCall->use_empty())
7980         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7981       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7982         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7983       return 0;
7984     }
7985
7986   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7987     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7988     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7989     // that we can't modify the CFG here.
7990     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7991                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
7992                   CS.getInstruction());
7993
7994     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7995       CS.getInstruction()->
7996         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7997
7998     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7999       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8000       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8001                      ConstantInt::getTrue(), II);
8002     }
8003     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8004   }
8005
8006   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8007     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8008       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8009         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8010
8011   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8012   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8013   if (FTy->isVarArg()) {
8014     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8015     // the call.
8016     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8017            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8018       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8019         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8020         // area, we can eliminate the use of the cast.
8021         Value *Op = CI->getOperand(0);
8022         if (CI->isLosslessCast()) {
8023           *I = Op;
8024           Changed = true;
8025         }
8026       }
8027   }
8028
8029   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.paramHasAttr(0, ParamAttr::NoUnwind)) {
8030     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8031     const ParamAttrsList *PAL = CS.getParamAttrs();
8032     uint16_t RAttributes = PAL ? PAL->getParamAttrs(0) : 0;
8033     RAttributes |= ParamAttr::NoUnwind;
8034
8035     ParamAttrsVector modVec;
8036     modVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttributes));
8037     PAL = ParamAttrsList::getModified(PAL, modVec);
8038     CS.setParamAttrs(PAL);
8039     Changed = true;
8040   }
8041
8042   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8043 }
8044
8045 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8046 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8047 //
8048 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8049   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8050   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8051   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8052       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8053     return false;
8054   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8055   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8056
8057   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8058   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8059   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8060   //
8061   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8062   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8063
8064   const ParamAttrsList* CallerPAL = 0;
8065   if (CallInst *CallerCI = dyn_cast<CallInst>(Caller))
8066     CallerPAL = CallerCI->getParamAttrs();
8067   else if (InvokeInst *CallerII = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8068     CallerPAL = CallerII->getParamAttrs();
8069
8070   // If the parameter attributes are not compatible, don't do the xform.  We
8071   // don't want to lose an sret attribute or something.
8072   if (!ParamAttrsList::areCompatible(CallerPAL, Callee->getParamAttrs()))
8073     return false;
8074
8075   // Check to see if we are changing the return type...
8076   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8077     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8078         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8079         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8080           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8081       return false;   // Cannot transform this return value.
8082
8083     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8084     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8085     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8086     // the critical edge).  Bail out in this case.
8087     if (!Caller->use_empty())
8088       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8089         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8090              UI != E; ++UI)
8091           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8092             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8093                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8094               return false;
8095   }
8096
8097   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8098   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8099
8100   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8101   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8102     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8103     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8104     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8105     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
8106     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8107     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8108       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8109       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8110        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8111       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8112        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8113     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8114
8115     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
8116     // lose information, e.g. int->short.
8117     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
8118     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
8119     // requires legality checks like this be done before calling it).
8120     if (ParamTy->isInteger()) {
8121       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8122         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8123           return false;
8124       }
8125       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
8126           !isa<PointerType>(ActTy))
8127         return false;
8128     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
8129       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8130         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
8131           return false;
8132       }
8133       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
8134         return false;
8135     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
8136       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
8137         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
8138           return false;
8139       }
8140       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
8141         return false;
8142     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
8143       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
8144         return false;
8145     } else {
8146       return false;
8147     }
8148   }
8149
8150   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8151       Callee->isDeclaration())
8152     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8153
8154   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8155   // inserting cast instructions as necessary...
8156   std::vector<Value*> Args;
8157   Args.reserve(NumActualArgs);
8158
8159   AI = CS.arg_begin();
8160   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8161     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8162     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8163       Args.push_back(*AI);
8164     } else {
8165       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8166           false, ParamTy, false);
8167       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8168       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8169     }
8170   }
8171
8172   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8173   // now...
8174   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8175     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8176
8177   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8178   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8179     if (!FT->isVarArg()) {
8180       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8181            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8182     } else {
8183       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8184       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8185         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8186         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8187           // Must promote to pass through va_arg area!
8188           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8189                                                                 PTy, false);
8190           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8191           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8192           Args.push_back(Cast);
8193         } else {
8194           Args.push_back(*AI);
8195         }
8196       }
8197     }
8198
8199   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8200     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8201
8202   Instruction *NC;
8203   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8204     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8205                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8206     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8207     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8208   } else {
8209     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8210                       Caller->getName(), Caller);
8211     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8212     if (CI->isTailCall())
8213       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8214     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8215     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(CallerPAL);
8216   }
8217
8218   // Insert a cast of the return type as necessary.
8219   Value *NV = NC;
8220   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8221     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8222       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8223       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8224                                                             CallerTy, false);
8225       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8226
8227       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8228       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8229       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8230         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8231         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8232         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8233       } else {
8234         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8235         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8236       }
8237       AddUsersToWorkList(*Caller);
8238     } else {
8239       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8240     }
8241   }
8242
8243   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8244     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8245   Caller->eraseFromParent();
8246   RemoveFromWorkList(Caller);
8247   return true;
8248 }
8249
8250 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8251 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8252 //
8253 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8254   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8255   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8256   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8257
8258   IntrinsicInst *Tramp =
8259     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8260
8261   Function *NestF =
8262     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8263   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8264   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8265
8266   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8267     unsigned NestIdx = 1;
8268     const Type *NestTy = 0;
8269     uint16_t NestAttr = 0;
8270
8271     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8272     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8273          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8274       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8275         // Record the parameter type and any other attributes.
8276         NestTy = *I;
8277         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8278         break;
8279       }
8280
8281     if (NestTy) {
8282       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8283       std::vector<Value*> NewArgs;
8284       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8285
8286       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8287       // mean appending it.
8288       {
8289         unsigned Idx = 1;
8290         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8291         do {
8292           if (Idx == NestIdx) {
8293             // Add the chain argument.
8294             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8295             if (NestVal->getType() != NestTy)
8296               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8297             NewArgs.push_back(NestVal);
8298           }
8299
8300           if (I == E)
8301             break;
8302
8303           // Add the original argument.
8304           NewArgs.push_back(*I);
8305
8306           ++Idx, ++I;
8307         } while (1);
8308       }
8309
8310       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8311       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8312       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8313
8314       const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8315       std::vector<const Type*> NewTypes;
8316       ParamAttrsVector NewAttrs;
8317       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8318
8319       // Add any function result attributes.
8320       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8321       if (Attr)
8322         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8323
8324       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8325       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8326       {
8327         unsigned Idx = 1;
8328         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8329           E = FTy->param_end();
8330
8331         do {
8332           if (Idx == NestIdx) {
8333             // Add the chain's type and attributes.
8334             NewTypes.push_back(NestTy);
8335             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8336           }
8337
8338           if (I == E)
8339             break;
8340
8341           // Add the original type and attributes.
8342           NewTypes.push_back(*I);
8343           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8344           if (Attr)
8345             NewAttrs.push_back
8346               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8347
8348           ++Idx, ++I;
8349         } while (1);
8350       }
8351
8352       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8353       // code sort out any function type mismatches.
8354       FunctionType *NewFTy =
8355         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8356       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8357         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8358       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8359
8360       Instruction *NewCaller;
8361       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8362         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8363                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8364                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8365                                    Caller->getName(), Caller);
8366         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8367         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8368       } else {
8369         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8370                                  Caller->getName(), Caller);
8371         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8372           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8373         cast<CallInst>(NewCaller)->
8374           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8375         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8376       }
8377       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8378         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8379       Caller->eraseFromParent();
8380       RemoveFromWorkList(Caller);
8381       return 0;
8382     }
8383   }
8384
8385   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8386   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8387   // code sort out any function type mismatches.
8388   Constant *NewCallee =
8389     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8390   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8391   return CS.getInstruction();
8392 }
8393
8394 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8395 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8396 /// and a single binop.
8397 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8398   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8399   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8400          isa<CmpInst>(FirstInst));
8401   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8402   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8403   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8404     
8405   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8406   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8407   
8408   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8409   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8410   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8411     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8412     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8413         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8414         // types or GEP's with different index types.
8415         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8416         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8417       return 0;
8418
8419     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8420     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8421       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8422           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8423         return 0;
8424     
8425     // Keep track of which operand needs a phi node.
8426     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8427     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8428   }
8429   
8430   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8431
8432   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8433   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8434   // hide them behind a phi.
8435   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8436     return 0;
8437   
8438   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8439   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8440   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8441   if (LHSVal == 0) {
8442     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8443     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8444     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8445     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8446     LHSVal = NewLHS;
8447   }
8448   
8449   if (RHSVal == 0) {
8450     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8451     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8452     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8453     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8454     RHSVal = NewRHS;
8455   }
8456   
8457   // Add all operands to the new PHIs.
8458   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8459     if (NewLHS) {
8460       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8461       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8462     }
8463     if (NewRHS) {
8464       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8465       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8466     }
8467   }
8468     
8469   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8470     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8471   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8472     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8473                            RHSVal);
8474   else {
8475     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8476     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8477   }
8478 }
8479
8480 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8481 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8482 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8483 /// block it is in.
8484 ///
8485 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8486 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8487 /// to a register.
8488 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8489   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8490   
8491   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8492     if (BBI->mayWriteToMemory())
8493       return false;
8494   
8495   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8496   // profitable to do this xform.
8497   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8498     bool isAddressTaken = false;
8499     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8500          UI != E; ++UI) {
8501       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8502       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8503         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8504         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8505       }
8506       isAddressTaken = true;
8507       break;
8508     }
8509     
8510     if (!isAddressTaken)
8511       return false;
8512   }
8513   
8514   return true;
8515 }
8516
8517
8518 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8519 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8520 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8521 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8522   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8523
8524   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8525   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8526   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8527   // code size and simplifying code.
8528   Constant *ConstantOp = 0;
8529   const Type *CastSrcTy = 0;
8530   bool isVolatile = false;
8531   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8532     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8533   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8534     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8535     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8536     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8537     if (ConstantOp == 0)
8538       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8539   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8540     isVolatile = LI->isVolatile();
8541     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8542     // load and the PHI.
8543     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8544         !isSafeToSinkLoad(LI))
8545       return 0;
8546   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8547     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8548       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8549     // Can't handle general GEPs yet.
8550     return 0;
8551   } else {
8552     return 0;  // Cannot fold this operation.
8553   }
8554
8555   // Check to see if all arguments are the same operation.
8556   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8557     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8558     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8559     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8560       return 0;
8561     if (CastSrcTy) {
8562       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8563         return 0;  // Cast operation must match.
8564     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8565       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8566       // the load and the PHI.
8567       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8568           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8569           !isSafeToSinkLoad(LI))
8570         return 0;
8571     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8572       return 0;
8573     }
8574   }
8575
8576   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8577   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8578   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8579                                PN.getName()+".in");
8580   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8581
8582   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8583   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8584
8585   // Add all operands to the new PHI.
8586   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8587     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8588     if (NewInVal != InVal)
8589       InVal = 0;
8590     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8591   }
8592
8593   Value *PhiVal;
8594   if (InVal) {
8595     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8596     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8597     PhiVal = InVal;
8598     delete NewPN;
8599   } else {
8600     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8601     PhiVal = NewPN;
8602   }
8603
8604   // Insert and return the new operation.
8605   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8606     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8607   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8608     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8609   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8610     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8611   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8612     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8613                            PhiVal, ConstantOp);
8614   else
8615     assert(0 && "Unknown operation");
8616   return 0;
8617 }
8618
8619 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8620 /// that is dead.
8621 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8622                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8623   if (PN->use_empty()) return true;
8624   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8625
8626   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8627   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8628     return true;
8629   
8630   // Don't scan crazily complex things.
8631   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8632     return false;
8633
8634   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8635     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8636
8637   return false;
8638 }
8639
8640 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
8641 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
8642 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8643 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
8644                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
8645   // See if we already saw this PHI node.
8646   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
8647     return true;
8648   
8649   // Don't scan crazily complex things.
8650   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
8651     return false;
8652  
8653   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
8654   // the value.
8655   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8656     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
8657     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
8658       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8659         return false;
8660     } else if (Op != NonPhiInVal)
8661       return false;
8662   }
8663   
8664   return true;
8665 }
8666
8667
8668 // PHINode simplification
8669 //
8670 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8671   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8672   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8673   
8674   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8675     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8676
8677   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8678   // reducing code size.
8679   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8680       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8681     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8682       return Result;
8683
8684   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8685   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8686   // PHI)... break the cycle.
8687   if (PN.hasOneUse()) {
8688     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8689     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8690       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8691       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8692       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8693         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8694     }
8695    
8696     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8697     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8698     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8699     // common case here is good because the only other things that catch this
8700     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8701     // late.
8702     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8703         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8704         PHIUser->use_back() == &PN) {
8705       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8706     }
8707   }
8708
8709   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
8710   // same value, for example:
8711   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
8712   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
8713   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
8714   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
8715   {
8716     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
8717     // Scan for the first non-phi operand.
8718     while (InValNo != NumOperandVals && 
8719            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
8720       ++InValNo;
8721
8722     if (InValNo != NumOperandVals) {
8723       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
8724       
8725       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
8726       // there is no need to recursively scan other phis.
8727       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
8728         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
8729         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
8730           break;
8731       }
8732       
8733       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
8734       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
8735       // the value.
8736       if (InValNo == NumOperandVals) {
8737         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
8738         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
8739           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
8740       }
8741     }
8742   }
8743   return 0;
8744 }
8745
8746 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8747                                    Instruction *InsertPoint,
8748                                    InstCombiner *IC) {
8749   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8750   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8751   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8752   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8753   // used for address computation.
8754   Instruction::CastOps opcode = 
8755      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8756       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8757   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8758 }
8759
8760
8761 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8762   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8763   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8764   // If so, eliminate the noop.
8765   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8766     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8767
8768   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8769     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8770
8771   bool HasZeroPointerIndex = false;
8772   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8773     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8774
8775   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8776     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8777
8778   // Eliminate unneeded casts for indices.
8779   bool MadeChange = false;
8780   
8781   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8782   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8783     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8784       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8785         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8786             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8787           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8788           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8789           // is a 32-bit pointer target.
8790           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8791             MadeChange = true;
8792             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8793           }
8794         }
8795       }
8796       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8797       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8798       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8799       // obvious.
8800       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8801       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits())
8802         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8803           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8804           MadeChange = true;
8805         } else {
8806           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8807                                 GEP);
8808           GEP.setOperand(i, Op);
8809           MadeChange = true;
8810         }
8811     }
8812   }
8813   if (MadeChange) return &GEP;
8814
8815   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8816   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8817   // real input to the dest type.
8818   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
8819     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
8820       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
8821       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
8822       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
8823         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
8824         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
8825           if (I != BCI) {
8826             I->takeName(BCI);
8827             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
8828             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
8829           }
8830           return &GEP;
8831         }
8832       }
8833       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
8834     }
8835   }
8836   
8837   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8838   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8839   // getelementptr instructions into a single instruction.
8840   //
8841   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8842   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8843     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8844
8845   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8846     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8847     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8848     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8849     //
8850     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8851         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8852       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8853
8854     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8855
8856     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8857     bool EndsWithSequential = false;
8858     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8859            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8860       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8861
8862     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8863     if (EndsWithSequential) {
8864       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8865       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8866       //
8867       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8868       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8869         Sum = GO1;
8870       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8871         Sum = SO1;
8872       } else {
8873         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8874         // target's pointer size.
8875         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8876           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8877             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8878           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8879             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8880           } else {
8881             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
8882             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
8883               // Convert GO1 to SO1's type.
8884               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8885
8886             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
8887               // Convert SO1 to GO1's type.
8888               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8889             } else {
8890               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8891               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8892               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8893             }
8894           }
8895         }
8896         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8897           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8898         else {
8899           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8900           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8901         }
8902       }
8903
8904       // Recycle the GEP we already have if possible.
8905       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8906         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8907         GEP.setOperand(1, Sum);
8908         return &GEP;
8909       } else {
8910         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8911                        SrcGEPOperands.end()-1);
8912         Indices.push_back(Sum);
8913         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8914       }
8915     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8916                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8917                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8918       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8919       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8920                      SrcGEPOperands.end());
8921       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8922     }
8923
8924     if (!Indices.empty())
8925       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8926                                    Indices.end(), GEP.getName());
8927
8928   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8929     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8930     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8931
8932     // Scan for nonconstants...
8933     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8934     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8935     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8936       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8937
8938     if (I == E) {  // If they are all constants...
8939       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8940                                                     &Indices[0],Indices.size());
8941
8942       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8943       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8944     }
8945   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8946     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8947       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8948     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8949       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
8950       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
8951       //
8952       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8953       //
8954       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8955       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8956       if (const ArrayType *XATy =
8957           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8958         if (const ArrayType *CATy =
8959             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8960           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8961             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8962             // to an array of the same type as the destination pointer
8963             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8964             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8965             GEP.setOperand(0, X);
8966             return &GEP;
8967           }
8968     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8969       // Transform things like:
8970       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
8971       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
8972       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8973       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8974       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8975           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8976           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
8977         Value *Idx[2];
8978         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8979         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8980         Value *V = InsertNewInstBefore(
8981                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8982         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8983         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8984       }
8985       
8986       // Transform things like:
8987       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
8988       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8989       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
8990       
8991       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
8992         uint64_t ArrayEltSize =
8993             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8994         
8995         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8996         // allow either a mul, shift, or constant here.
8997         Value *NewIdx = 0;
8998         ConstantInt *Scale = 0;
8999         if (ArrayEltSize == 1) {
9000           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9001           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9002         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9003           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9004           Scale = CI;
9005         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9006           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9007               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9008             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9009             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9010             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9011             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9012           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9013                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9014             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9015             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9016           }
9017         }
9018         
9019         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9020         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9021         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9022         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9023         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9024             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9025           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9026                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9027           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9028             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9029                                                        false /*ZExt*/);
9030             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9031             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9032           }
9033
9034           // Insert the new GEP instruction.
9035           Value *Idx[2];
9036           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9037           Idx[1] = NewIdx;
9038           Instruction *NewGEP =
9039             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9040           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9041           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9042           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9043         }
9044       }
9045     }
9046   }
9047
9048   return 0;
9049 }
9050
9051 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9052   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9053   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
9054     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9055       const Type *NewTy = 
9056         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9057       AllocationInst *New = 0;
9058
9059       // Create and insert the replacement instruction...
9060       if (isa<MallocInst>(AI))
9061         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9062       else {
9063         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9064         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9065       }
9066
9067       InsertNewInstBefore(New, AI);
9068
9069       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9070       // allocas if possible...
9071       //
9072       BasicBlock::iterator It = New;
9073       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9074
9075       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9076       // insert our getelementptr instruction...
9077       //
9078       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9079       Value *Idx[2];
9080       Idx[0] = NullIdx;
9081       Idx[1] = NullIdx;
9082       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9083                                        New->getName()+".sub", It);
9084
9085       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9086       // allocation.
9087       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9088     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9089       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9090     }
9091
9092   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9093   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9094   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9095   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9096       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9097     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9098
9099   return 0;
9100 }
9101
9102 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9103   Value *Op = FI.getOperand(0);
9104
9105   // free undef -> unreachable.
9106   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9107     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9108     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9109                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9110     return EraseInstFromFunction(FI);
9111   }
9112   
9113   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9114   // when lots of inlining happens.
9115   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9116     return EraseInstFromFunction(FI);
9117   
9118   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9119   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9120     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9121     return &FI;
9122   }
9123   
9124   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9125   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9126     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9127       AddToWorkList(GEPI);
9128       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9129       return &FI;
9130     }
9131   }
9132   
9133   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9134   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9135     if (MI->hasOneUse()) {
9136       EraseInstFromFunction(FI);
9137       return EraseInstFromFunction(*MI);
9138     }
9139
9140   return 0;
9141 }
9142
9143
9144 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9145 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9146                                         const TargetData *TD) {
9147   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9148   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9149
9150   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9151     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9152     // directly if string length is small enough.
9153     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9154     if (!Str.empty()) {
9155       unsigned len = Str.length();
9156       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9157       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9158       // Replace LI with immediate integer store.
9159       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9160         APInt StrVal(numBits, 0);
9161         APInt SingleChar(numBits, 0);
9162         if (TD->isLittleEndian()) {
9163           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9164             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9165             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9166           }
9167         } else {
9168           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9169             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9170                 StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9171           }
9172           // Append NULL at the end.
9173           SingleChar = 0;
9174           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9175         }
9176         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9177         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9178       }
9179     }
9180   }
9181
9182   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9183   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9184     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9185
9186     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9187          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9188       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9189       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9190       // constants.
9191       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9192         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9193           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9194             Value *Idxs[2];
9195             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9196             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9197             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9198             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9199           }
9200
9201       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9202             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9203           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9204           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9205           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9206           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9207                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9208
9209         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9210         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9211         // the result of the loaded value.
9212         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9213                                                              CI->getName(),
9214                                                          LI.isVolatile()),LI);
9215         // Now cast the result of the load.
9216         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9217       }
9218     }
9219   }
9220   return 0;
9221 }
9222
9223 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9224 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9225 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9226 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9227 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9228   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9229   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9230
9231   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9232   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9233     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9234     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9235
9236   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9237   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9238   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9239   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9240   // the load entirely).
9241   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9242
9243   while (BBI != E) {
9244     --BBI;
9245
9246     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9247       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9248     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9249       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9250
9251   }
9252   return false;
9253 }
9254
9255 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9256 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9257 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9258 /// input, because we ignore GEP indices.
9259 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9260   while (1) {
9261     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9262       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9263           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9264         Ptr = CE->getOperand(0);
9265       else
9266         return Ptr;
9267     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9268       Ptr = BCI->getOperand(0);
9269     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9270       Ptr = GEP->getOperand(0);
9271     } else {
9272       return Ptr;
9273     }
9274   }
9275 }
9276
9277 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9278   Value *Op = LI.getOperand(0);
9279
9280   // Attempt to improve the alignment.
9281   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9282   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9283     LI.setAlignment(KnownAlign);
9284
9285   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9286   if (isa<CastInst>(Op))
9287     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9288       return Res;
9289
9290   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9291   if (LI.isVolatile()) return 0;
9292   
9293   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9294     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9295     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9296     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9297     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9298       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9299         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9300     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9301       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9302         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9303   }
9304
9305   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9306     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
9307       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9308       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9309       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9310       // CFG.
9311       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9312                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9313       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9314     }
9315
9316   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9317     // load null/undef -> undef
9318     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9319       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9320       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9321       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9322       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9323                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9324       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9325     }
9326
9327     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9328     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9329       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9330         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9331
9332     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9333     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9334       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9335         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9336           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9337             if (Constant *V = 
9338                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9339               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9340         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9341           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9342           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9343           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9344           // CFG.
9345           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9346                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9347           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9348         }
9349
9350       } else if (CE->isCast()) {
9351         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9352           return Res;
9353       }
9354   }
9355     
9356   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9357   // is all undef or zero, we know what it loads.
9358   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9359     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9360       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9361         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9362       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9363         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9364     }
9365   }
9366
9367   if (Op->hasOneUse()) {
9368     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9369     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9370     // exposes redundancy in the code.
9371     //
9372     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9373     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9374     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9375     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9376     // unconditionally.
9377     //
9378     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9379       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9380       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9381           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9382         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9383                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9384         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9385                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9386         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9387       }
9388
9389       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9390       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9391         if (C->isNullValue()) {
9392           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9393           return &LI;
9394         }
9395
9396       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9397       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9398         if (C->isNullValue()) {
9399           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9400           return &LI;
9401         }
9402     }
9403   }
9404   return 0;
9405 }
9406
9407 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9408 /// when possible.
9409 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9410   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9411   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9412
9413   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9414   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9415     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9416
9417     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9418       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9419       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9420       // constants.
9421       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9422         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9423           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9424             Value* Idxs[2];
9425             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9426             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9427             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9428             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9429           }
9430
9431       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9432           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9433                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9434
9435         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9436         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9437         // the store, cast the value to be stored.
9438         Value *NewCast;
9439         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9440         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9441         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9442         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9443         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9444           if (CastSrcTy->isInteger())
9445             opcode = Instruction::IntToPtr;
9446         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9447           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9448             opcode = Instruction::PtrToInt;
9449         }
9450         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9451           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9452         else
9453           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9454             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9455             SI);
9456         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9457       }
9458     }
9459   }
9460   return 0;
9461 }
9462
9463 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9464   Value *Val = SI.getOperand(0);
9465   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9466
9467   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9468     EraseInstFromFunction(SI);
9469     ++NumCombined;
9470     return 0;
9471   }
9472   
9473   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9474   // alloca dead.
9475   if (Ptr->hasOneUse()) {
9476     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9477       EraseInstFromFunction(SI);
9478       ++NumCombined;
9479       return 0;
9480     }
9481     
9482     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9483       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9484           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9485         EraseInstFromFunction(SI);
9486         ++NumCombined;
9487         return 0;
9488       }
9489   }
9490
9491   // Attempt to improve the alignment.
9492   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9493   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9494     SI.setAlignment(KnownAlign);
9495
9496   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9497   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9498   // situation often occurs with bitfield accesses.
9499   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9500   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9501        --ScanInsts) {
9502     --BBI;
9503     
9504     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9505       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9506       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9507         ++NumDeadStore;
9508         ++BBI;
9509         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9510         continue;
9511       }
9512       break;
9513     }
9514     
9515     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9516     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9517     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9518     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9519       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9520         EraseInstFromFunction(SI);
9521         ++NumCombined;
9522         return 0;
9523       }
9524       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9525       // may not be dead.
9526       break;
9527     }
9528     
9529     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9530     if (BBI->mayWriteToMemory())
9531       break;
9532   }
9533   
9534   
9535   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9536
9537   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9538   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9539     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9540       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9541       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9542         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9543       ++NumCombined;
9544     }
9545     return 0;  // Do not modify these!
9546   }
9547
9548   // store undef, Ptr -> noop
9549   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9550     EraseInstFromFunction(SI);
9551     ++NumCombined;
9552     return 0;
9553   }
9554
9555   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9556   // source instead.
9557   if (isa<CastInst>(Ptr))
9558     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9559       return Res;
9560   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9561     if (CE->isCast())
9562       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9563         return Res;
9564
9565   
9566   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9567   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9568   BBI = &SI; ++BBI;
9569   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9570     if (BI->isUnconditional())
9571       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9572         return 0;  // xform done!
9573   
9574   return 0;
9575 }
9576
9577 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9578 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9579 /// into a phi node with a store in the successor.
9580 ///
9581 /// Simplify things like:
9582 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9583 /// into a phi node with a store in the successor.
9584 ///
9585 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9586   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9587   
9588   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9589   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9590   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9591   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9592   
9593   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9594   // the other predecessor.
9595   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9596   BasicBlock *OtherBB = 0;
9597   if (*PI != StoreBB)
9598     OtherBB = *PI;
9599   ++PI;
9600   if (PI == pred_end(DestBB))
9601     return false;
9602   
9603   if (*PI != StoreBB) {
9604     if (OtherBB)
9605       return false;
9606     OtherBB = *PI;
9607   }
9608   if (++PI != pred_end(DestBB))
9609     return false;
9610   
9611   
9612   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9613   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9614   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9615   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9616     return false;
9617   
9618   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9619   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9620   StoreInst *OtherStore = 0;
9621   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9622     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9623     --BBI;
9624     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9625     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9626       return false;
9627   } else {
9628     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9629     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9630     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9631         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9632       return false;
9633     
9634     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9635     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9636     // lives in OtherBB.
9637     for (;; --BBI) {
9638       // Check to see if we find the matching store.
9639       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9640         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9641           return false;
9642         break;
9643       }
9644       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9645       // out of instructions, we can't do the xform.
9646       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9647           BBI == OtherBB->begin())
9648         return false;
9649     }
9650     
9651     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9652     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9653     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9654       // FIXME: This should really be AA driven.
9655       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9656         return false;
9657     }
9658   }
9659   
9660   // Insert a PHI node now if we need it.
9661   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9662   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9663     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9664     PN->reserveOperandSpace(2);
9665     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9666     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9667     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9668   }
9669   
9670   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9671   // insert it.
9672   BBI = DestBB->begin();
9673   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9674   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9675                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9676   
9677   // Nuke the old stores.
9678   EraseInstFromFunction(SI);
9679   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9680   ++NumCombined;
9681   return true;
9682 }
9683
9684
9685 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9686   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9687   Value *X = 0;
9688   BasicBlock *TrueDest;
9689   BasicBlock *FalseDest;
9690   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9691       !isa<Constant>(X)) {
9692     // Swap Destinations and condition...
9693     BI.setCondition(X);
9694     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9695     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9696     return &BI;
9697   }
9698
9699   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9700   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9701   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9702                              TrueDest, FalseDest)))
9703     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9704          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9705       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9706       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9707       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9708       NewSCC->takeName(I);
9709       // Swap Destinations and condition...
9710       BI.setCondition(NewSCC);
9711       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9712       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9713       RemoveFromWorkList(I);
9714       I->eraseFromParent();
9715       AddToWorkList(NewSCC);
9716       return &BI;
9717     }
9718
9719   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9720   ICmpInst::Predicate IPred;
9721   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9722                       TrueDest, FalseDest)))
9723     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9724          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9725          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9726       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9727       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9728       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9729       NewSCC->takeName(I);
9730       // Swap Destinations and condition...
9731       BI.setCondition(NewSCC);
9732       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9733       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9734       RemoveFromWorkList(I);
9735       I->eraseFromParent();;
9736       AddToWorkList(NewSCC);
9737       return &BI;
9738     }
9739
9740   return 0;
9741 }
9742
9743 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9744   Value *Cond = SI.getCondition();
9745   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9746     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9747       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9748         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9749         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9750           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9751                                                 AddRHS));
9752         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9753         AddToWorkList(I);
9754         return &SI;
9755       }
9756   }
9757   return 0;
9758 }
9759
9760 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9761 /// is to leave as a vector operation.
9762 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9763   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9764     return true;
9765   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9766     if (isConstant) return true;
9767     // If all elts are the same, we can extract.
9768     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9769     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9770       if (C->getOperand(i) != Op0)
9771         return false;
9772     return true;
9773   }
9774   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9775   if (!I) return false;
9776   
9777   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9778   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9779   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9780       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9781     return true;
9782   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9783     return true;
9784   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9785     if (BO->hasOneUse() &&
9786         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9787          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9788       return true;
9789   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9790     if (CI->hasOneUse() &&
9791         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9792          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9793       return true;
9794   
9795   return false;
9796 }
9797
9798 /// Read and decode a shufflevector mask.
9799 ///
9800 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9801 /// elements in the input.
9802 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9803   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9804   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9805     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9806   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9807     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9808
9809   std::vector<unsigned> Result;
9810   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9811   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9812     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9813       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9814     else
9815       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9816   return Result;
9817 }
9818
9819 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9820 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9821 /// extracted from the vector.
9822 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9823   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9824   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9825   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9826   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9827     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9828   
9829   if (isa<UndefValue>(V))
9830     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9831   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9832     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9833   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9834     return CP->getOperand(EltNo);
9835   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9836     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9837     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9838       return 0;
9839     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9840     
9841     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9842     // inserted value.
9843     if (EltNo == IIElt) 
9844       return III->getOperand(1);
9845     
9846     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9847     // vector input.
9848     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9849   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9850     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9851     if (InEl < Width)
9852       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9853     else if (InEl < Width*2)
9854       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9855     else
9856       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9857   }
9858   
9859   // Otherwise, we don't know.
9860   return 0;
9861 }
9862
9863 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9864
9865   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9866   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9867     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9868
9869   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9870   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9871     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9872   
9873   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9874     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9875     // with that operand
9876     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9877     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9878       if (C->getOperand(i) != op0) {
9879         op0 = 0; 
9880         break;
9881       }
9882     if (op0)
9883       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9884   }
9885   
9886   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9887   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9888   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9889     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9890     unsigned VectorWidth = 
9891       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9892       
9893     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9894     // crashing the code below.
9895     if (IndexVal >= VectorWidth)
9896       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9897     
9898     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9899     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9900     // property.
9901     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9902       uint64_t UndefElts;
9903       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9904                                                 1 << IndexVal,
9905                                                 UndefElts)) {
9906         EI.setOperand(0, V);
9907         return &EI;
9908       }
9909     }
9910     
9911     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9912       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9913     
9914     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9915     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9916     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9917     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9918       if (const VectorType *VT = 
9919               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9920         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9921           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9922             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9923     }
9924   }
9925   
9926   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9927     if (I->hasOneUse()) {
9928       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9929       // profitable to do so
9930       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9931         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9932         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9933           ExtractElementInst *newEI0 = 
9934             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9935                                    EI.getName()+".lhs");
9936           ExtractElementInst *newEI1 =
9937             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9938                                    EI.getName()+".rhs");
9939           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9940           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9941           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9942         }
9943       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9944         unsigned AS = 
9945           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
9946         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9947                                       PointerType::get(EI.getType(), AS), EI);
9948         GetElementPtrInst *GEP = 
9949           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9950         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9951         return new LoadInst(GEP);
9952       }
9953     }
9954     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9955       // Extracting the inserted element?
9956       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9957         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9958       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9959       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9960       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9961           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9962         AddUsesToWorkList(EI);
9963         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9964         return &EI;
9965       }
9966     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9967       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9968       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9969       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9970         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9971         Value *Src;
9972         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9973           Src = SVI->getOperand(0);
9974         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9975           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9976           Src = SVI->getOperand(1);
9977         } else {
9978           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9979         }
9980         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9981       }
9982     }
9983   }
9984   return 0;
9985 }
9986
9987 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9988 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9989 /// Otherwise, return false.
9990 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9991                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9992   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9993          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9994   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9995
9996   if (isa<UndefValue>(V)) {
9997     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9998     return true;
9999   } else if (V == LHS) {
10000     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10001       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10002     return true;
10003   } else if (V == RHS) {
10004     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10005       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10006     return true;
10007   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10008     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10009     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10010     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10011     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10012     
10013     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10014       return false;
10015     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10016     
10017     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10018       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10019       // transitively ok.
10020       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10021         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10022         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10023         return true;
10024       }      
10025     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10026       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10027           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10028         unsigned ExtractedIdx =
10029           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10030         
10031         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10032         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10033           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10034           // transitively ok.
10035           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10036             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10037             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10038               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10039                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10040             } else {
10041               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10042               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10043                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10044               
10045             }
10046             return true;
10047           }
10048         }
10049       }
10050     }
10051   }
10052   // TODO: Handle shufflevector here!
10053   
10054   return false;
10055 }
10056
10057 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10058 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10059 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10060 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10061                                      Value *&RHS) {
10062   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10063          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10064          "Invalid shuffle!");
10065   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10066
10067   if (isa<UndefValue>(V)) {
10068     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10069     return V;
10070   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10071     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10072     return V;
10073   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10074     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10075     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10076     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10077     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10078     
10079     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10080       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10081           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10082         unsigned ExtractedIdx =
10083           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10084         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10085         
10086         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10087         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10088         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10089           RHS = EI->getOperand(0);
10090           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10091           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10092             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10093           return V;
10094         }
10095         
10096         if (VecOp == RHS) {
10097           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10098           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10099           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10100             if (i != InsertedIdx)
10101               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10102           }
10103           return V;
10104         }
10105         
10106         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10107         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10108         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10109           return EI->getOperand(0);
10110         
10111       }
10112     }
10113   }
10114   // TODO: Handle shufflevector here!
10115   
10116   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10117   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10118     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10119   return V;
10120 }
10121
10122 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10123   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10124   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10125   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10126   
10127   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10128   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10129     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10130   
10131   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10132   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10133   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10134     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10135         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10136       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10137       unsigned ExtractedIdx =
10138         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10139       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10140       
10141       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10142         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10143       
10144       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10145         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10146       
10147       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10148       // back into the same place, just use the input vector.
10149       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10150         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10151       
10152       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10153       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10154       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10155       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10156       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10157         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10158         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10159         // Build a new shuffle mask.
10160         std::vector<Constant*> Mask;
10161         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10162           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10163         else {
10164           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10165           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10166                                                        NumVectorElts));
10167         } 
10168         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10169         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10170                                      ConstantVector::get(Mask));
10171       }
10172       
10173       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10174       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10175       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10176         std::vector<Constant*> Mask;
10177         Value *RHS = 0;
10178         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10179         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10180         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10181         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10182       }
10183     }
10184   }
10185
10186   return 0;
10187 }
10188
10189
10190 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10191   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10192   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10193   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10194
10195   bool MadeChange = false;
10196   
10197   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10198   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10199     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10200   
10201   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10202   // the undef, change them to undefs.
10203   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10204     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10205     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10206     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10207       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10208         Mask[i] = 2*e;
10209         MadeChange = true;
10210       }
10211     }
10212     
10213     if (MadeChange) {
10214       // Remap any references to RHS to use LHS.
10215       std::vector<Constant*> Elts;
10216       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10217         if (Mask[i] == 2*e)
10218           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10219         else
10220           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10221       }
10222       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10223     }
10224   }
10225   
10226   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10227   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10228   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10229     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10230       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10231       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10232     }
10233     
10234     // Remap any references to RHS to use LHS.
10235     std::vector<Constant*> Elts;
10236     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10237       if (Mask[i] >= 2*e)
10238         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10239       else {
10240         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10241             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10242           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10243         else
10244           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10245         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10246       }
10247     }
10248     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10249     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10250     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10251     LHS = SVI.getOperand(0);
10252     RHS = SVI.getOperand(1);
10253     MadeChange = true;
10254   }
10255   
10256   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10257   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10258     
10259   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10260     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10261     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10262     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10263       
10264     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10265     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10266   }
10267
10268   // Eliminate identity shuffles.
10269   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10270   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10271   
10272   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10273   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10274   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10275   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10276   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10277   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10278   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10279   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10280   // (splat(splat)) -> splat.
10281   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10282     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10283       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10284
10285       std::vector<unsigned> NewMask;
10286       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10287         if (Mask[i] >= 2*e)
10288           NewMask.push_back(2*e);
10289         else
10290           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10291       
10292       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10293       // the replacement.
10294       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10295         std::vector<Constant*> Elts;
10296         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10297           if (NewMask[i] >= e*2) {
10298             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10299           } else {
10300             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10301           }
10302         }
10303         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10304                                      LHSSVI->getOperand(1),
10305                                      ConstantVector::get(Elts));
10306       }
10307     }
10308   }
10309
10310   return MadeChange ? &SVI : 0;
10311 }
10312
10313
10314
10315
10316 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10317 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10318 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10319 /// end of its block.
10320 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10321   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10322
10323   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10324   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10325
10326   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10327   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10328         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10329     return false;
10330
10331   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10332   // the end of block that could change the value.
10333   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10334     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10335          Scan != E; ++Scan)
10336       if (Scan->mayWriteToMemory())
10337         return false;
10338   }
10339
10340   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10341   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10342
10343   I->moveBefore(InsertPos);
10344   ++NumSunkInst;
10345   return true;
10346 }
10347
10348
10349 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10350 /// all reachable code to the worklist.
10351 ///
10352 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10353 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10354 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10355 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10356 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10357 ///
10358 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10359                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10360                                        InstCombiner &IC,
10361                                        const TargetData *TD) {
10362   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10363   Worklist.push_back(BB);
10364
10365   while (!Worklist.empty()) {
10366     BB = Worklist.back();
10367     Worklist.pop_back();
10368     
10369     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10370     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10371     
10372     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10373       Instruction *Inst = BBI++;
10374       
10375       // DCE instruction if trivially dead.
10376       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10377         ++NumDeadInst;
10378         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10379         Inst->eraseFromParent();
10380         continue;
10381       }
10382       
10383       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10384       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10385         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10386         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10387         ++NumConstProp;
10388         Inst->eraseFromParent();
10389         continue;
10390       }
10391      
10392       IC.AddToWorkList(Inst);
10393     }
10394
10395     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10396     // constant, only visit the reachable successor.
10397     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10398     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10399       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10400         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10401         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10402         continue;
10403       }
10404     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10405       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10406         // See if this is an explicit destination.
10407         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10408           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10409             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10410             continue;
10411           }
10412         
10413         // Otherwise it is the default destination.
10414         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10415         continue;
10416       }
10417     }
10418     
10419     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10420       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10421   }
10422 }
10423
10424 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10425   bool Changed = false;
10426   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10427   
10428   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10429              << F.getNameStr() << "\n");
10430
10431   {
10432     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10433     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10434     // track of which blocks we visit.
10435     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10436     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10437
10438     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10439     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10440     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10441     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10442       if (!Visited.count(BB)) {
10443         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10444         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10445           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10446
10447           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10448           ++NumDeadInst;
10449
10450           if (!I->use_empty())
10451             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10452           I->eraseFromParent();
10453         }
10454       }
10455   }
10456
10457   while (!Worklist.empty()) {
10458     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10459     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10460
10461     // Check to see if we can DCE the instruction.
10462     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10463       // Add operands to the worklist.
10464       if (I->getNumOperands() < 4)
10465         AddUsesToWorkList(*I);
10466       ++NumDeadInst;
10467
10468       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10469
10470       I->eraseFromParent();
10471       RemoveFromWorkList(I);
10472       continue;
10473     }
10474
10475     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10476     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10477       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10478
10479       // Add operands to the worklist.
10480       AddUsesToWorkList(*I);
10481       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10482
10483       ++NumConstProp;
10484       I->eraseFromParent();
10485       RemoveFromWorkList(I);
10486       continue;
10487     }
10488
10489     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10490     if (I->hasOneUse()) {
10491       BasicBlock *BB = I->getParent();
10492       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10493       if (UserParent != BB) {
10494         bool UserIsSuccessor = false;
10495         // See if the user is one of our successors.
10496         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10497           if (*SI == UserParent) {
10498             UserIsSuccessor = true;
10499             break;
10500           }
10501
10502         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10503         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10504         // otherwise), we can keep going.
10505         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10506             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10507           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10508           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10509       }
10510     }
10511
10512     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10513 #ifndef NDEBUG
10514     std::string OrigI;
10515 #endif
10516     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10517     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10518       ++NumCombined;
10519       // Should we replace the old instruction with a new one?
10520       if (Result != I) {
10521         DOUT << "IC: Old = " << *I
10522              << "    New = " << *Result;
10523
10524         // Everything uses the new instruction now.
10525         I->replaceAllUsesWith(Result);
10526
10527         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10528         AddToWorkList(Result);
10529         AddUsersToWorkList(*Result);
10530
10531         // Move the name to the new instruction first.
10532         Result->takeName(I);
10533
10534         // Insert the new instruction into the basic block...
10535         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10536         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10537
10538         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10539           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10540             ++InsertPos;
10541
10542         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10543
10544         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10545         // use counts.
10546         AddUsesToWorkList(*I);
10547
10548         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10549         // we do not process an instruction that has been deleted.
10550         RemoveFromWorkList(I);
10551
10552         // Erase the old instruction.
10553         InstParent->getInstList().erase(I);
10554       } else {
10555 #ifndef NDEBUG
10556         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10557              << "    New = " << *I;
10558 #endif
10559
10560         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10561         // if so, remove it.
10562         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10563           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10564           // use counts.
10565           AddUsesToWorkList(*I);
10566
10567           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10568           // occurrences of this instruction.
10569           RemoveFromWorkList(I);
10570           I->eraseFromParent();
10571         } else {
10572           AddToWorkList(I);
10573           AddUsersToWorkList(*I);
10574         }
10575       }
10576       Changed = true;
10577     }
10578   }
10579
10580   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10581     
10582   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10583   WorklistMap.clear();
10584   return Changed;
10585 }
10586
10587
10588 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10589   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10590   
10591   bool EverMadeChange = false;
10592
10593   // Iterate while there is work to do.
10594   unsigned Iteration = 0;
10595   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10596     EverMadeChange = true;
10597   return EverMadeChange;
10598 }
10599
10600 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10601   return new InstCombiner();
10602 }
10603