Changes For Bug 352
[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 int %X, 1
16 //    %Z = add int %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add int %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. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All SetCC 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 //    N. This list is incomplete
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/Instructions.h"
39 #include "llvm/Intrinsics.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/Constants.h"
42 #include "llvm/DerivedTypes.h"
43 #include "llvm/GlobalVariable.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/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
52 #include "llvm/Support/Debug.h"
53 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
54 #include <algorithm>
55 using namespace llvm;
56 using namespace llvm::PatternMatch;
57
58 namespace {
59   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
60   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
61   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
62
63   class InstCombiner : public FunctionPass,
64                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
65     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
66     std::vector<Instruction*> WorkList;
67     TargetData *TD;
68
69     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
70     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
71     /// now.
72     ///
73     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
74       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
75            UI != UE; ++UI)
76         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
77     }
78
79     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
80     /// the work lists because they might get more simplified now.
81     ///
82     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
83       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
84         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
85           WorkList.push_back(Op);
86     }
87
88     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
89     void removeFromWorkList(Instruction *I);
90   public:
91     virtual bool runOnFunction(Function &F);
92
93     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
94       AU.addRequired<TargetData>();
95       AU.setPreservesCFG();
96     }
97
98     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
99
100     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
101     // instruction types.  The semantics are as follows:
102     // Return Value:
103     //    null        - No change was made
104     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
105     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
106     //   
107     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
108     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
109     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
110     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
111     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
112     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
113     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
114     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
115     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
116     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
117     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
118     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
119     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
120     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
121     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
122     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
123     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
124     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
125     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
126     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
127     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
128
129     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
130     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
131
132   private:
133     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
134     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
135
136   public:
137     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
138     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
139     //
140     Value *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
141       assert(New && New->getParent() == 0 &&
142              "New instruction already inserted into a basic block!");
143       BasicBlock *BB = Old.getParent();
144       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
145       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
146       return New;
147     }
148
149     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
150     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
151     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
152     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
153     // modified.
154     //
155     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
156       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
157       if (&I != V) {
158         I.replaceAllUsesWith(V);
159         return &I;
160       } else {
161         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
162         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
163         I.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I.getType()));
164         return &I;
165       }
166     }
167
168     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
169     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
170     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
171     // this function.
172     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
173       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
174       AddUsesToWorkList(I);
175       removeFromWorkList(&I);
176       I.getParent()->getInstList().erase(&I);
177       return 0;  // Don't do anything with FI
178     }
179
180
181   private:
182     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
183     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
184     /// casts that are known to not do anything...
185     ///
186     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
187                                    Instruction *InsertBefore);
188
189     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
190     // operators...
191     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
192
193     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
194                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
195   };
196
197   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
198 }
199
200 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
201 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
202 static unsigned getComplexity(Value *V) {
203   if (isa<Instruction>(V)) {
204     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
205       return 2;
206     return 3;
207   }
208   if (isa<Argument>(V)) return 2;
209   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
210 }
211
212 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
213 // it.
214 static bool isOnlyUse(Value *V) {
215   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
216 }
217
218 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
219 // though a va_arg area...
220 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
221   switch (Ty->getTypeID()) {
222   case Type::SByteTyID:
223   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
224   case Type::UByteTyID:
225   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
226   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
227   default:               return Ty;
228   }
229 }
230
231 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
232 // operators:
233 //
234 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
235 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
236 //     binary operators.
237 //
238 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
239 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
240 //
241 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
242   bool Changed = false;
243   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
244     Changed = !I.swapOperands();
245   
246   if (!I.isAssociative()) return Changed;
247   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
248   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
249     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
250       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
251         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
252                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
253                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
254         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
255         I.setOperand(1, Folded);
256         return true;
257       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
258         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
259             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
260           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
261           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
262
263           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
264           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
265           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
266                                                     Op1->getOperand(0),
267                                                     Op1->getName(), &I);
268           WorkList.push_back(New);
269           I.setOperand(0, New);
270           I.setOperand(1, Folded);
271           return true;
272         }      
273     }
274   return Changed;
275 }
276
277 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
278 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
279 //
280 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
281   if (BinaryOperator::isNeg(V))
282     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
283
284   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
285   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
286     return ConstantExpr::getNeg(C);
287   return 0;
288 }
289
290 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
291   if (BinaryOperator::isNot(V))
292     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
293
294   // Constants can be considered to be not'ed values...
295   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
296     return ConstantExpr::getNot(C);
297   return 0;
298 }
299
300 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
301 // other computations (because it has a constant operand), return the
302 // non-constant operand of the multiply.
303 //
304 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
305   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
306     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
307       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
308         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
309           return I->getOperand(0);
310   return 0;
311 }
312
313 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
314 // power of 2.
315 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
316   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
317   unsigned Count = 0;
318   while (Val != 1) {
319     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
320     Val >>= 1;
321     ++Count;
322   }
323   return Count;
324 }
325
326
327 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
328 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
329 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
330 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
331 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
332 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
333 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
334 ///
335 template<typename Functor>
336 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
337   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
338   Value *LHS = Root.getOperand(0);
339
340   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
341   if (F.shouldApply(LHS))
342     return F.apply(Root);
343
344   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
345   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
346   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
347     // Should we apply this transform to the RHS?
348     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
349
350     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
351     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
352       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
353       ShouldApply = true;
354     }
355
356     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
357     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
358     if (ShouldApply) {
359       BasicBlock *BB = Root.getParent();
360       
361       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
362       // and perform the reassociation.
363       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
364
365       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
366       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
367
368       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
369       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
370       if (&Root == TmpLHSI) {
371         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
372         return 0;
373       }
374       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
375       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
376       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
377       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
378       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
379       ARI = Root;
380
381       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
382       // get to LHSI.
383       while (TmpLHSI != LHSI) {
384         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
385         // Move the instruction to immediately before the chain we are
386         // constructing to avoid breaking dominance properties.
387         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
388         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
389         ARI = NextLHSI;
390
391         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
392         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
393         TmpLHSI = NextLHSI;
394         ExtraOperand = NextOp;
395       }
396       
397       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
398       // the transformation...
399       return F.apply(Root);
400     }
401     
402     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
403   }
404   return 0;
405 }
406
407
408 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
409 struct AddRHS {
410   Value *RHS;
411   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
412   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
413   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
414     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
415                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
416   }
417 };
418
419 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
420 //                 iff C1&C2 == 0
421 struct AddMaskingAnd {
422   Constant *C2;
423   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
424   bool shouldApply(Value *LHS) const {
425     ConstantInt *C1;
426     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) && 
427            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
428   }
429   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
430     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
431   }
432 };
433
434 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &BI, Value *SO,
435                                              InstCombiner *IC) {
436   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
437   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(BI.getOperand(1));
438   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(BI.getOperand(ConstIsRHS));
439
440   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
441     if (ConstIsRHS)
442       return ConstantExpr::get(BI.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
443     return ConstantExpr::get(BI.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
444   }
445
446   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
447   if (!ConstIsRHS)
448     std::swap(Op0, Op1);
449   Instruction *New;
450   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&BI))
451     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1);
452   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&BI))
453     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1);
454   else {
455     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
456     abort();
457   }
458   return IC->InsertNewInstBefore(New, BI);
459 }
460
461 // FoldBinOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
462 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
463 // select arguments.
464 static Instruction *FoldBinOpIntoSelect(Instruction &BI, SelectInst *SI,
465                                         InstCombiner *IC) {
466   // Don't modify shared select instructions
467   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
468   Value *TV = SI->getOperand(1);
469   Value *FV = SI->getOperand(2);
470
471   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
472     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(BI, TV, IC);
473     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(BI, FV, IC);
474
475     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
476                           SelectFalseVal);
477   }
478   return 0;
479 }
480
481 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
482   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
483   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
484
485   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
486     // X + 0 --> X
487     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
488         RHSC->isNullValue())
489       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
490     
491     // X + (signbit) --> X ^ signbit
492     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
493       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
494       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
495       if (Val == (1ULL << NumBits-1))
496         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
497     }
498   }
499
500   // X + X --> X << 1
501   if (I.getType()->isInteger()) {
502     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
503   }
504
505   // -A + B  -->  B - A
506   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
507     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
508
509   // A + -B  -->  A - B
510   if (!isa<Constant>(RHS))
511     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
512       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
513
514   // X*C + X --> X * (C+1)
515   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
516     Constant *CP1 =
517       ConstantExpr::getAdd(
518                         cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)),
519                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
520     return BinaryOperator::createMul(RHS, CP1);
521   }
522
523   // X + X*C --> X * (C+1)
524   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
525     Constant *CP1 =
526       ConstantExpr::getAdd(
527                         cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)),
528                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
529     return BinaryOperator::createMul(LHS, CP1);
530   }
531
532   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
533   ConstantInt *C2;
534   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
535     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
536
537   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
538     Value *X;
539     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
540       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
541       return BinaryOperator::createSub(C, X);
542     }
543
544     // Try to fold constant add into select arguments.
545     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
546       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
547         return R;
548   }
549
550   return Changed ? &I : 0;
551 }
552
553 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
554 // highest order bit set.
555 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
556   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
557   return (CI->getRawValue() & ~(-1LL << NumBits)) == (1ULL << (NumBits-1));
558 }
559
560 static unsigned getTypeSizeInBits(const Type *Ty) {
561   return Ty == Type::BoolTy ? 1 : Ty->getPrimitiveSize()*8;
562 }
563
564 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
565 ///
566 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
567   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
568     const Type *CTy = CI->getType();
569     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
570     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
571       if (CTy->getPrimitiveSize() == OpTy->getPrimitiveSize())
572         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
573     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
574       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
575   }
576   return V;
577 }
578
579 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
580   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
581
582   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
583     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
584
585   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
586   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
587     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
588
589   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
590     // Replace (-1 - A) with (~A)...
591     if (C->isAllOnesValue())
592       return BinaryOperator::createNot(Op1);
593
594     // C - ~X == X + (1+C)
595     Value *X;
596     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
597       return BinaryOperator::createAdd(X,
598                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
599     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
600     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
601     if (C->isNullValue()) {
602       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
603       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
604         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
605           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
606             const Type *NewTy;
607             if (SI->getType()->isSigned())
608               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
609             else
610               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
611             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
612             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSize()*8-1) {
613               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
614               // value, then the new shift, then the new cast.
615               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
616                                                  SI->getOperand(0)->getName());
617               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
618               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
619                                                     CU, SI->getName());
620               if (NewShift->getType() == I.getType())
621                 return NewShift;
622               else {
623                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
624                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
625               }
626             }
627           }
628     }
629
630     // Try to fold constant sub into select arguments.
631     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
632       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
633         return R;
634   }
635
636   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
637     if (Op1I->hasOneUse()) {
638       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
639       // is not used by anyone else...
640       //
641       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
642           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
643         // Swap the two operands of the subexpr...
644         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
645         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
646         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
647         
648         // Create the new top level add instruction...
649         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
650       }
651
652       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
653       //
654       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
655           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
656         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
657
658         Value *NewNot =
659           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
660         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
661       }
662
663       // X - X*C --> X * (1-C)
664       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
665         Constant *CP1 =
666           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
667                          cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1)));
668         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
669         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
670       }
671     }
672
673   // X*C - X --> X * (C-1)
674   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
675     Constant *CP1 =
676      ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)),
677                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
678     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
679     return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
680   }
681
682   return 0;
683 }
684
685 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
686 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
687 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
688   if (RHS->getType()->isSigned()) {
689     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
690     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
691            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
692   } else {
693     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
694     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
695     // the size of the integer type.
696     if (Opcode == Instruction::SetGE)
697       return RHSC->getValue() == 1ULL<<(RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1);
698     if (Opcode == Instruction::SetGT)
699       return RHSC->getValue() ==
700         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1))-1;
701   }
702   return false;
703 }
704
705 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
706   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
707   Value *Op0 = I.getOperand(0);
708
709   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
710   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
711     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
712
713       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
714       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
715         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
716           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
717             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
718                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
719       
720       if (CI->isNullValue())
721         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
722       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
723         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
724       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
725         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
726
727       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
728       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
729         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
730                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
731     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
732       if (Op1F->isNullValue())
733         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
734
735       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
736       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
737       if (Op1F->getValue() == 1.0)
738         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
739     }
740
741     // Try to fold constant mul into select arguments.
742     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
743       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
744         return R;
745   }
746
747   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
748     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
749       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
750
751   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
752   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
753   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
754   // formed.
755   CastInst *BoolCast = 0;
756   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
757     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
758       BoolCast = CI;
759   if (!BoolCast)
760     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
761       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
762         BoolCast = CI;
763   if (BoolCast) {
764     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
765       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
766       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
767
768       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
769       // multiply into a shift/and combination.
770       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
771           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
772         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
773         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
774                                           SCOpTy->getPrimitiveSize()*8-1);
775         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
776           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
777           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
778                                                     SCIOp0->getName()), I);
779         }
780
781         Value *V =
782           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
783                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
784                                             ".mask"), I);
785
786         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
787         // or truncate to the multiply type.
788         if (I.getType() != V->getType())
789           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
790         
791         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
792         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
793       }
794     }
795   }
796
797   return Changed ? &I : 0;
798 }
799
800 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
801   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
802     // div X, 1 == X
803     if (RHS->equalsInt(1))
804       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
805
806     // div X, -1 == -X
807     if (RHS->isAllOnesValue())
808       return BinaryOperator::createNeg(I.getOperand(0));
809
810     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
811     // if so, convert to a right shift.
812     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
813       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
814         if (uint64_t C = Log2(Val))
815           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
816                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
817   }
818
819   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
820   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
821     if (LHS->equalsInt(0))
822       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
823
824   return 0;
825 }
826
827
828 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
829   if (I.getType()->isSigned())
830     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
831       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
832           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
833         // X % -Y -> X % Y
834         AddUsesToWorkList(I);
835         I.setOperand(1, RHSNeg);
836         return &I;
837       }
838
839   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
840     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
841       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
842
843     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
844     // if so, convert to a bitwise and.
845     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
846       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
847         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
848           return BinaryOperator::createAnd(I.getOperand(0),
849                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
850   }
851
852   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
853   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
854     if (LHS->equalsInt(0))
855       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
856
857   return 0;
858 }
859
860 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
861 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
862   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
863     // Calculate -1 casted to the right type...
864     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
865     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
866     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
867     return CU->getValue() == Val-1;
868   }
869
870   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
871   
872   // Calculate 0111111111..11111
873   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
874   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
875   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
876   return CS->getValue() == Val-1;
877 }
878
879 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
880 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
881   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
882     return CU->getValue() == 1;
883
884   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
885   
886   // Calculate 1111111111000000000000 
887   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
888   int64_t Val = -1;                    // All ones
889   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
890   return CS->getValue() == Val+1;
891 }
892
893 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
894 // constant.
895 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
896   uint64_t V = CI->getRawValue();
897   return V && (V & (V-1)) == 0;
898 }
899
900 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
901 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
902 ///
903 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
904 ///
905 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
906 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
907 /// if A < B.
908 ///
909 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
910   switch (SCI->getOpcode()) {
911     // False -> 0
912   case Instruction::SetGT: return 1;
913   case Instruction::SetEQ: return 2;
914   case Instruction::SetGE: return 3;
915   case Instruction::SetLT: return 4;
916   case Instruction::SetNE: return 5;
917   case Instruction::SetLE: return 6;
918     // True -> 7
919   default:
920     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
921     return 0;
922   }
923 }
924
925 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
926 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
927 /// SetCC instruction.
928 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
929   switch (Opcode) {
930   case 0: return ConstantBool::False;
931   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
932   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
933   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
934   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
935   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
936   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
937   case 7: return ConstantBool::True;
938   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
939   }
940 }
941
942 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
943 struct FoldSetCCLogical {
944   InstCombiner &IC;
945   Value *LHS, *RHS;
946   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
947     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
948   bool shouldApply(Value *V) const {
949     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
950       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
951               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
952     return false;
953   }
954   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
955     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
956     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
957       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
958       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
959     }
960
961     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
962     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
963     unsigned Code;
964     switch (Log.getOpcode()) {
965     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
966     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
967     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
968     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
969     }
970
971     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
972     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
973       return I;
974     // Otherwise, it's a constant boolean value...
975     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
976   }
977 };
978
979
980 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
981 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
982 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
983 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
984                                     ConstantIntegral *OpRHS,
985                                     ConstantIntegral *AndRHS,
986                                     BinaryOperator &TheAnd) {
987   Value *X = Op->getOperand(0);
988   Constant *Together = 0;
989   if (!isa<ShiftInst>(Op))
990     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
991
992   switch (Op->getOpcode()) {
993   case Instruction::Xor:
994     if (Together->isNullValue()) {
995       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) iff (C1&C2) == 0
996       return BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
997     } else if (Op->hasOneUse()) {
998       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
999       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1000       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1001       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1002       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1003     }
1004     break;
1005   case Instruction::Or:
1006     // (X | C1) & C2 --> X & C2 iff C1 & C1 == 0
1007     if (Together->isNullValue())
1008       return BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
1009     else {
1010       if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1011         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1012       
1013       if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1014         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1015         std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1016         Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1017         InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1018         return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1019       }
1020     }
1021     break;
1022   case Instruction::Add:
1023     if (Op->hasOneUse()) {
1024       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1025       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1026       // single bit constant.
1027       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1028
1029       // Clear bits that are not part of the constant.
1030       AndRHSV &= (1ULL << AndRHS->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
1031
1032       // If there is only one bit set...
1033       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1034         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1035         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1036         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1037         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1038             
1039         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1040         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1041           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1042           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1043           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1044           // no effect.
1045           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1046             TheAnd.setOperand(0, X);
1047             return &TheAnd;
1048           } else {
1049             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1050             // Pull the XOR out of the AND.
1051             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1052             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1053             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1054           }
1055         }
1056       }
1057     }
1058     break;
1059
1060   case Instruction::Shl: {
1061     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1062     // the anded constant includes them, clear them now!
1063     //
1064     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1065     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS,
1066                                         ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS));
1067     if (CI != AndRHS) {
1068       TheAnd.setOperand(1, CI);
1069       return &TheAnd;
1070     }
1071     break;
1072   } 
1073   case Instruction::Shr:
1074     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1075     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1076     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1077     //
1078     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1079       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1080       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS,
1081                                           ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS));
1082       if (CI != AndRHS) {
1083         TheAnd.setOperand(1, CI);
1084         return &TheAnd;
1085       }
1086     }
1087     break;
1088   }
1089   return 0;
1090 }
1091
1092
1093 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1094   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1095   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1096
1097   // and X, X = X   and X, 0 == 0
1098   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1099     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1100
1101   // and X, -1 == X
1102   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1103     if (RHS->isAllOnesValue())
1104       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1105
1106     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1107     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1108       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1109       Value *X = Op0I->getOperand(0);
1110       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1111         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, RHS, I))
1112           return Res;
1113     }
1114
1115     // Try to fold constant and into select arguments.
1116     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1117       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1118         return R;
1119   }
1120
1121   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1122   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1123
1124   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1125     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1126
1127   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1128   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1129     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1130                                                I.getName()+".demorgan");
1131     InsertNewInstBefore(Or, I);
1132     return BinaryOperator::createNot(Or);
1133   }
1134
1135   // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1136   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1137     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1138       return R;
1139
1140   return Changed ? &I : 0;
1141 }
1142
1143
1144
1145 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1146   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1147   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1148
1149   // or X, X = X   or X, 0 == X
1150   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1151     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1152
1153   // or X, -1 == -1
1154   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1155     if (RHS->isAllOnesValue())
1156       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1157
1158     ConstantInt *C1; Value *X;
1159     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1160     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1161       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1162       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1163       InsertNewInstBefore(Or, I);
1164       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
1165     }
1166
1167     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1168     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1169       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1170       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1171       InsertNewInstBefore(Or, I);
1172       return BinaryOperator::createXor(Or,
1173                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
1174     }
1175
1176     // Try to fold constant and into select arguments.
1177     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1178       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1179         return R;
1180   }
1181
1182   // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1183   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1184   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1185       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) && A == B)
1186     return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
1187
1188   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
1189     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
1190       return ReplaceInstUsesWith(I, 
1191                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1192   } else {
1193     A = 0;
1194   }
1195
1196   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
1197     if (Op0 == B)
1198       return ReplaceInstUsesWith(I, 
1199                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1200
1201     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
1202     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1203       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
1204                                               I.getName()+".demorgan"), I);
1205       return BinaryOperator::createNot(And);
1206     }
1207   }
1208
1209   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1210   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1211     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1212       return R;
1213
1214   return Changed ? &I : 0;
1215 }
1216
1217 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
1218 struct XorSelf {
1219   Value *RHS;
1220   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1221   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1222   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
1223     return &Xor;
1224   }
1225 };
1226
1227
1228 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1229   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1230   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1231
1232   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
1233   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
1234     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
1235     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1236   }
1237
1238   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1239     // xor X, 0 == X
1240     if (RHS->isNullValue())
1241       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1242
1243     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1244       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
1245       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
1246         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
1247           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
1248                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
1249
1250       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
1251       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
1252         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
1253           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
1254           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
1255                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1256           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
1257         }
1258
1259       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
1260       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
1261         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
1262         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
1263           Instruction *NotY =
1264             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1), 
1265                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
1266           InsertNewInstBefore(NotY, I);
1267           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
1268         }
1269       }
1270           
1271       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1272         switch (Op0I->getOpcode()) {
1273         case Instruction::Add:
1274           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
1275           if (RHS->isAllOnesValue()) {
1276             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
1277             return BinaryOperator::createSub(
1278                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
1279                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
1280                                           Op0I->getOperand(0));
1281           }
1282           break;
1283         case Instruction::And:
1284           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
1285           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
1286             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
1287           break;
1288         case Instruction::Or:
1289           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1290           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
1291             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
1292           break;
1293         default: break;
1294         }
1295     }
1296
1297     // Try to fold constant and into select arguments.
1298     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1299       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1300         return R;
1301   }
1302
1303   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
1304     if (X == Op1)
1305       return ReplaceInstUsesWith(I,
1306                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1307
1308   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
1309     if (X == Op0)
1310       return ReplaceInstUsesWith(I,
1311                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1312
1313   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
1314     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1315       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
1316         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
1317         I.swapOperands();
1318         std::swap(Op0, Op1);
1319       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
1320         I.swapOperands();
1321         std::swap(Op0, Op1);
1322       }      
1323     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1324       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
1325         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
1326       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
1327         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
1328     }
1329
1330   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1331     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
1332       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
1333         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
1334       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
1335         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
1336                                                      Op1->getName()+".not"), I);
1337         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
1338       }
1339     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1340       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
1341         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1342       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
1343         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1344     }
1345
1346   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1347   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1348   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1349       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) &&
1350       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
1351     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
1352
1353   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1354   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1355     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1356       return R;
1357
1358   return Changed ? &I : 0;
1359 }
1360
1361 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
1362 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
1363   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
1364 }
1365 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
1366   return ConstantExpr::getSub(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
1367 }
1368
1369 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
1370 // true when both operands are equal...
1371 //
1372 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
1373   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1374          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1375          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
1376 }
1377
1378 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
1379   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1380   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1381   const Type *Ty = Op0->getType();
1382
1383   // setcc X, X
1384   if (Op0 == Op1)
1385     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
1386
1387   // setcc <global/alloca*>, 0 - Global/Stack value addresses are never null!
1388   if (isa<ConstantPointerNull>(Op1) && 
1389       (isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0)))
1390     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
1391
1392
1393   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
1394   if (Ty == Type::BoolTy) {
1395     switch (I.getOpcode()) {
1396     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
1397     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
1398       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
1399       InsertNewInstBefore(Xor, I);
1400       return BinaryOperator::createNot(Xor);
1401     }
1402     case Instruction::SetNE:
1403       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
1404
1405     case Instruction::SetGT:
1406       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
1407       // FALL THROUGH
1408     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
1409       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1410       InsertNewInstBefore(Not, I);
1411       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
1412     }
1413     case Instruction::SetGE:
1414       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
1415       // FALL THROUGH
1416     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
1417       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1418       InsertNewInstBefore(Not, I);
1419       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
1420     }
1421     }
1422   }
1423
1424   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
1425   // can be folded into the comparison.
1426   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1427     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1428       if (LHSI->hasOneUse())
1429         switch (LHSI->getOpcode()) {
1430         case Instruction::And:
1431           if (isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
1432               LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
1433             // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1434             // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1435             // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1436             // access.
1437             ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
1438             ConstantUInt *ShAmt;
1439             ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
1440             ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1441             const Type *Ty = LHSI->getType();
1442                   
1443             // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
1444             // into the mask.  This can only happen with signed shift
1445             // rights, as they sign-extend.
1446             if (ShAmt) {
1447               bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
1448                              Shift->getType()->isUnsigned();
1449               if (!CanFold) {
1450                 // To test for the bad case of the signed shr, see if any
1451                 // of the bits shifted in could be tested after the mask.
1452                 Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, 
1453                                    Ty->getPrimitiveSize()*8-ShAmt->getValue());
1454                 Constant *ShVal = 
1455                  ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
1456                 if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
1457                   CanFold = true;
1458               }
1459
1460               if (CanFold) {
1461                 unsigned ShiftOp = Shift->getOpcode() == Instruction::Shl
1462                   ? Instruction::Shr : Instruction::Shl;
1463                 Constant *NewCst = ConstantExpr::get(ShiftOp, CI, ShAmt);
1464
1465                 // Check to see if we are shifting out any of the bits being
1466                 // compared.
1467                 if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
1468                   // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
1469                   // As a special case, check to see if this means that the
1470                   // result is always true or false now.
1471                   if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
1472                     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1473                   if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
1474                     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1475                 } else {
1476                   I.setOperand(1, NewCst);
1477                   LHSI->setOperand(1, ConstantExpr::get(ShiftOp, AndCST,ShAmt));
1478                   LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1479                   WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
1480                   AddUsesToWorkList(I);
1481                   return &I;
1482                 }
1483               }
1484             }
1485           }
1486           break;
1487         case Instruction::Div:
1488           if (0 && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1489             std::cerr << "COULD FOLD: " << *LHSI;
1490             std::cerr << "COULD FOLD: " << I << "\n";
1491           }
1492           break;
1493         case Instruction::Select:
1494           // If either operand of the select is a constant, we can fold the
1495           // comparison into the select arms, which will cause one to be
1496           // constant folded and the select turned into a bitwise or.
1497           Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
1498           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
1499             // Fold the known value into the constant operand.
1500             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
1501             // Insert a new SetCC of the other select operand.
1502             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
1503                                                       LHSI->getOperand(2), CI,
1504                                                       I.getName()), I);
1505           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
1506             // Fold the known value into the constant operand.
1507             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
1508             // Insert a new SetCC of the other select operand.
1509             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
1510                                                       LHSI->getOperand(1), CI,
1511                                                       I.getName()), I);
1512           }
1513
1514           if (Op1)
1515             return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
1516           break;
1517         }
1518
1519     // Simplify seteq and setne instructions...
1520     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1521         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
1522       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
1523
1524       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
1525       // operand is a constant, simplify a bit.
1526       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1527         switch (BO->getOpcode()) {
1528         case Instruction::Rem:
1529           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
1530           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
1531               BO->hasOneUse() &&
1532               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1)
1533             if (unsigned L2 =
1534                 Log2(cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue())) {
1535               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
1536               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
1537                                                              UTy, "tmp"), I);
1538               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
1539               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
1540                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
1541               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
1542                                             Constant::getNullValue(UTy));
1543             }
1544           break;          
1545
1546         case Instruction::Add:
1547           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
1548           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1549             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1550                                    ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
1551           } else if (CI->isNullValue()) {
1552             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1553             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1554             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1555             
1556             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1557               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
1558             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1559               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
1560             else if (BO->hasOneUse()) {
1561               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
1562               BO->setName("");
1563               InsertNewInstBefore(Neg, I);
1564               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
1565             }
1566           }
1567           break;
1568         case Instruction::Xor:
1569           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1570           // the explicit xor.
1571           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
1572             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1573                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
1574
1575           // FALLTHROUGH
1576         case Instruction::Sub:
1577           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
1578           if (CI->isNullValue())
1579             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1580                                    BO->getOperand(1));
1581           break;
1582
1583         case Instruction::Or:
1584           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1585           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1586           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1587             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
1588             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
1589               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
1590           }
1591           break;
1592
1593         case Instruction::And:
1594           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1595             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1596             // comparison can never succeed!
1597             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
1598                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
1599               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
1600
1601             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
1602             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
1603               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
1604                                      Instruction::SetNE, Op0,
1605                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
1606
1607             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
1608             // to be a signed value as appropriate.
1609             if (isSignBit(BOC)) {
1610               Value *X = BO->getOperand(0);
1611               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
1612               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
1613                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
1614                 CastInst *NewCI = new CastInst(X,DestTy,X->getName()+".signed");
1615                 InsertNewInstBefore(NewCI, I);
1616                 X = NewCI;
1617               }
1618               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
1619                                          Instruction::SetGE, X,
1620                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
1621             }
1622           }
1623         default: break;
1624         }
1625       }
1626     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
1627       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
1628       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1629         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
1630         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
1631         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSize();
1632         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
1633             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSize()) {
1634           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) && 
1635                  "Source and destination signednesses should differ!");
1636           if (Cast->getType()->isSigned()) {
1637             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
1638             // vicinity of zero.
1639             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
1640               // X < 0  => x > 127
1641               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
1642                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1));
1643             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
1644                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
1645               // X > -1  => x < 128
1646               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
1647                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize*8-1)));
1648           } else {
1649             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
1650             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
1651                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize*8-1))
1652               // X < 128 => X > -1
1653               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
1654                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
1655             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
1656                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1)
1657               // X > 127 => X < 0
1658               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
1659                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
1660           }
1661         }
1662       }
1663     }
1664
1665     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
1666     if (CI->isMinValue()) {
1667       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
1668         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1669       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
1670         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1671       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
1672         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
1673       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
1674         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
1675
1676     } else if (CI->isMaxValue()) {
1677       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
1678         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1679       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
1680         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1681       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
1682         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
1683       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
1684         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
1685
1686       // Comparing against a value really close to min or max?
1687     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
1688       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
1689         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
1690       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
1691         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
1692
1693     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
1694       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
1695         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
1696       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
1697         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
1698     }
1699
1700     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
1701     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
1702     // already been handled above, this requires little checking.
1703     //
1704     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
1705       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
1706     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
1707       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
1708   }
1709
1710   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
1711   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
1712   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1713     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
1714     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
1715         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
1716         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1717          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
1718       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
1719       // operand, where it can often be eliminated completely.
1720       Op0 = CastOp0;
1721       
1722       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
1723       // well.
1724       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
1725         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
1726                                                                Op0->getType()))
1727           Op1 = CI2->getOperand(0);
1728       
1729       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
1730       if (Op1->getType() != Op0->getType())
1731         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1732           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
1733         } else {
1734           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
1735           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
1736           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
1737         }
1738       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
1739     }
1740
1741     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
1742     // This comes up when you have code like
1743     //   int X = A < B;
1744     //   if (X) ...
1745     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
1746     // with a constant.
1747     if (ConstantInt *ConstantRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1748       const Type *SrcTy = CastOp0->getType();
1749       const Type *DestTy = Op0->getType();
1750       if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
1751           (SrcTy->isUnsigned() || SrcTy == Type::BoolTy)) {
1752         // Ok, we have an expansion of operand 0 into a new type.  Get the
1753         // constant value, masink off bits which are not set in the RHS.  These
1754         // could be set if the destination value is signed.
1755         uint64_t ConstVal = ConstantRHS->getRawValue();
1756         ConstVal &= (1ULL << DestTy->getPrimitiveSize()*8)-1;
1757
1758         // If the constant we are comparing it with has high bits set, which
1759         // don't exist in the original value, the values could never be equal,
1760         // because the source would be zero extended.
1761         unsigned SrcBits =
1762           SrcTy == Type::BoolTy ? 1 : SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
1763         bool HasSignBit = ConstVal & (1ULL << (DestTy->getPrimitiveSize()*8-1));
1764         if (ConstVal & ~((1ULL << SrcBits)-1)) {
1765           switch (I.getOpcode()) {
1766           default: assert(0 && "Unknown comparison type!");
1767           case Instruction::SetEQ:
1768             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1769           case Instruction::SetNE:
1770             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1771           case Instruction::SetLT:
1772           case Instruction::SetLE:
1773             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
1774               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1775             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1776           case Instruction::SetGT:
1777           case Instruction::SetGE:
1778             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
1779               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1780             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1781           }
1782         }
1783         
1784         // Otherwise, we can replace the setcc with a setcc of the smaller
1785         // operand value.
1786         Op1 = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(Op1), SrcTy);
1787         return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), CastOp0, Op1);
1788       }
1789     }
1790   }
1791   return Changed ? &I : 0;
1792 }
1793
1794
1795
1796 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
1797   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
1798   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1799   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
1800
1801   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
1802   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
1803   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
1804       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
1805     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1806
1807   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
1808   if (!isLeftShift)
1809     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1810       if (CSI->isAllOnesValue())
1811         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
1812
1813   // Try to fold constant and into select arguments.
1814   if (isa<Constant>(Op0))
1815     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1816       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1817         return R;
1818
1819   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
1820     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
1821     // of a signed value.
1822     //
1823     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1824     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
1825       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
1826         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
1827       else {
1828         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
1829         return &I;
1830       }
1831     }
1832
1833     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
1834     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1835       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
1836         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
1837           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
1838                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
1839     
1840     // Try to fold constant and into select arguments.
1841     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1842       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1843         return R;
1844
1845     // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
1846     // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
1847     if (Op0->hasOneUse())
1848       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1849         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
1850           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
1851           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
1852
1853           switch (Op0BO->getOpcode()) {
1854           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
1855           case Instruction::Or:
1856           case Instruction::Xor:
1857             highBitSet = false;
1858             break;
1859           case Instruction::And:
1860             highBitSet = true;
1861             break;
1862           }
1863
1864           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
1865           // by the logical operation, do not perform the transformation.
1866           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
1867           // the constant which would cause it to be modified for this
1868           // operation.
1869           //
1870           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
1871             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
1872             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
1873           }
1874
1875           if (isValid) {
1876             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
1877
1878             Instruction *NewShift =
1879               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
1880                             Op0BO->getName());
1881             Op0BO->setName("");
1882             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1883
1884             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
1885                                           NewRHS);
1886           }
1887         }
1888
1889     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
1890     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1891       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
1892                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
1893         unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
1894         unsigned ShiftAmt2 = CUI->getValue();
1895         
1896         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
1897         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
1898           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
1899           if (Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8 < Amt)
1900             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1901           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
1902                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
1903         }
1904         
1905         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
1906         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
1907         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
1908         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
1909           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
1910           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
1911           if (isLeftShift)
1912             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
1913           else
1914             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
1915           
1916           Instruction *Mask =
1917             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
1918                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
1919           InsertNewInstBefore(Mask, I);
1920           
1921           // Figure out what flavor of shift we should use...
1922           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
1923             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
1924           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
1925             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
1926                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
1927           } else {
1928             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
1929                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
1930           }
1931         }
1932       }
1933   }
1934
1935   return 0;
1936 }
1937
1938 enum CastType {
1939   Noop     = 0,
1940   Truncate = 1,
1941   Signext  = 2,
1942   Zeroext  = 3
1943 };
1944
1945 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
1946 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
1947 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
1948   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
1949          "Only works on integral types!");
1950   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSize()*8;
1951   if (Src == Type::BoolTy) SrcSize = 1;
1952   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSize()*8;
1953   if (Dest == Type::BoolTy) DestSize = 1;
1954
1955   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
1956   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
1957   if (Src->isSigned()) return Signext;
1958   return Zeroext;
1959 }
1960
1961
1962 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
1963 // instruction.
1964 //
1965 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
1966                                           const Type *DstTy, TargetData *TD) {
1967
1968   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
1969   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example 
1970   // int->float->int would not be allowed).
1971   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
1972     return true;
1973
1974   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
1975   // integers of the appropriate size for the code below.
1976   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
1977   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
1978   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
1979
1980   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
1981   // change...
1982   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
1983     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
1984     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
1985
1986     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
1987     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
1988     static const unsigned CastResult[] = {
1989       // First cast is noop
1990       0, 1, 2, 3,
1991       // First cast is a truncate
1992       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
1993       // First cast is a sign ext
1994       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
1995       // First cast is a zero ext
1996       3, 5, 3, 3,
1997     };
1998
1999     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
2000     switch (Result) {
2001     default: assert(0 && "Illegal table value!");
2002     case 0:
2003     case 1:
2004     case 2:
2005     case 3:
2006       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
2007       // truncates, we could eliminate more casts.
2008       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
2009     case 4:
2010       return false;  // Not possible to eliminate this here.
2011     case 5:
2012       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
2013       // is a truncate or noop.
2014       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
2015       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
2016         return true;
2017       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the 
2018       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
2019       return ResultCast == FirstCast;
2020     }
2021   }
2022   return false;
2023 }
2024
2025 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
2026   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
2027   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
2028     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
2029                                TD))
2030       return false;
2031   return true;
2032 }
2033
2034 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
2035 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
2036 /// casts that are known to not do anything...
2037 ///
2038 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
2039                                              Instruction *InsertBefore) {
2040   if (V->getType() == DestTy) return V;
2041   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2042     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
2043
2044   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
2045   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
2046   return CI;
2047 }
2048
2049 // CastInst simplification
2050 //
2051 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
2052   Value *Src = CI.getOperand(0);
2053
2054   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
2055   // instruction...
2056   if (CI.getType() == Src->getType())
2057     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
2058
2059   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
2060   // one!
2061   //
2062   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {
2063     if (isEliminableCastOfCast(CSrc->getOperand(0)->getType(),
2064                                CSrc->getType(), CI.getType(), TD)) {
2065       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
2066       // has a good chance of making CSrc dead.
2067       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
2068       return &CI;
2069     }
2070
2071     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
2072     // to convert this into a logical 'and' instruction.
2073     //
2074     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
2075         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
2076         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
2077         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
2078       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
2079              "Cannot have type bigger than ulong!");
2080       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
2081       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
2082       return BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
2083     }
2084   }
2085
2086   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
2087   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
2088     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
2089                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
2090
2091   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
2092   // this into a cast of the original pointer!
2093   //
2094   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
2095     bool AllZeroOperands = true;
2096     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2097       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
2098           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
2099         AllZeroOperands = false;
2100         break;
2101       }
2102     if (AllZeroOperands) {
2103       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
2104       return &CI;
2105     }
2106   }
2107
2108   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
2109   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
2110   //
2111   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
2112     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
2113       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
2114         // Get the type really allocated and the type casted to...
2115         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
2116         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
2117         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
2118           unsigned AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
2119           unsigned CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
2120
2121           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
2122           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
2123             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 
2124                                          AllocElTySize/CastElTySize);
2125             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
2126             AllocationInst *New;
2127             if (isa<MallocInst>(AI))
2128               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
2129             else
2130               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
2131             InsertNewInstBefore(New, *AI);
2132             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
2133           }
2134         }
2135       }
2136
2137   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
2138   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
2139   // for now.
2140   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
2141     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
2142         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
2143       const Type *DestTy = CI.getType();
2144       unsigned SrcBitSize = getTypeSizeInBits(Src->getType());
2145       unsigned DestBitSize = getTypeSizeInBits(DestTy);
2146
2147       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
2148       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
2149
2150       switch (SrcI->getOpcode()) {
2151       case Instruction::Add:
2152       case Instruction::Mul:
2153       case Instruction::And:
2154       case Instruction::Or:
2155       case Instruction::Xor:
2156         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
2157         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
2158           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
2159           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
2160           // converting signedness, which is a noop.
2161           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
2162               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
2163             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
2164             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
2165             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
2166                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
2167           }
2168         }
2169         break;
2170       case Instruction::Shl:
2171         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
2172         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
2173         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
2174         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
2175         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
2176             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
2177           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
2178           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
2179         }
2180         break;
2181       }
2182     }
2183   
2184   return 0;
2185 }
2186
2187 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
2188 ///   %C = or %A, %B
2189 ///   %D = select %cond, %C, %A
2190 /// into:
2191 ///   %C = select %cond, %B, 0
2192 ///   %D = or %A, %C
2193 ///
2194 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
2195 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
2196 /// equal the other incoming value of the select.
2197 ///
2198 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
2199   switch (I->getOpcode()) {
2200   case Instruction::Add:
2201   case Instruction::Mul:
2202   case Instruction::And:
2203   case Instruction::Or:
2204   case Instruction::Xor:
2205     return 3;              // Can fold through either operand.
2206   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
2207   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
2208   case Instruction::Shr:
2209     return 1;           
2210   default:
2211     return 0;              // Cannot fold
2212   }
2213 }
2214
2215 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
2216 /// function, return the identity constant that goes into the select.
2217 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
2218   switch (I->getOpcode()) {
2219   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
2220   case Instruction::Add:
2221   case Instruction::Sub:
2222   case Instruction::Or:
2223   case Instruction::Xor:
2224     return Constant::getNullValue(I->getType());
2225   case Instruction::Shl:
2226   case Instruction::Shr:
2227     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
2228   case Instruction::And:
2229     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
2230   case Instruction::Mul:
2231     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
2232   }
2233 }
2234
2235 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2236   Value *CondVal = SI.getCondition();
2237   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
2238   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
2239
2240   // select true, X, Y  -> X
2241   // select false, X, Y -> Y
2242   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
2243     if (C == ConstantBool::True)
2244       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2245     else {
2246       assert(C == ConstantBool::False);
2247       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2248     }
2249
2250   // select C, X, X -> X
2251   if (TrueVal == FalseVal)
2252     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2253
2254   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
2255     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
2256       if (C == ConstantBool::True) {
2257         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
2258         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
2259       } else {
2260         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
2261         Value *NotCond =
2262           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2263                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
2264         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
2265       }
2266     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
2267       if (C == ConstantBool::False) {
2268         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
2269         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
2270       } else {
2271         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
2272         Value *NotCond =
2273           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2274                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
2275         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
2276       }
2277     }
2278
2279   // Selecting between two integer constants?
2280   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
2281     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
2282       // select C, 1, 0 -> cast C to int
2283       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
2284         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
2285       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
2286         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
2287         Value *NotCond =
2288           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2289                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
2290         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
2291       }
2292
2293       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
2294       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
2295       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
2296       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
2297       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
2298         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
2299           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2300                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
2301               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
2302               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
2303             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
2304               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
2305                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) && 
2306                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC || 
2307                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) && 
2308                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
2309                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
2310                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
2311                 // false val is the zero.
2312                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
2313                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
2314                 Value *V = ICA;
2315                 if (ShouldNotVal)
2316                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
2317                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
2318                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
2319               }
2320     }
2321
2322   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
2323   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
2324     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
2325       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
2326       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2327         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2328       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
2329       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
2330         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2331       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
2332
2333     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
2334       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
2335       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2336         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2337       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
2338       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
2339         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2340       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
2341     }
2342   }
2343   
2344   // See if we can fold the select into one of our operands.
2345   if (SI.getType()->isInteger()) {
2346     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
2347     // transformation we are doing here.
2348     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
2349       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
2350           !isa<Constant>(FalseVal))
2351         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
2352           unsigned OpToFold = 0;
2353           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
2354             OpToFold = 1;
2355           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
2356             OpToFold = 2;
2357           }
2358
2359           if (OpToFold) {
2360             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
2361             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
2362             Instruction *NewSel =
2363               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
2364                              Name);
2365             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
2366             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
2367               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
2368             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
2369               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
2370             else {
2371               assert(0 && "Unknown instruction!!");
2372             }
2373           }
2374         }
2375     
2376     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
2377       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
2378           !isa<Constant>(TrueVal))
2379         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
2380           unsigned OpToFold = 0;
2381           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
2382             OpToFold = 1;
2383           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
2384             OpToFold = 2;
2385           }
2386
2387           if (OpToFold) {
2388             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
2389             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
2390             Instruction *NewSel =
2391               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
2392                              Name);
2393             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
2394             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
2395               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
2396             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
2397               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
2398             else {
2399               assert(0 && "Unknown instruction!!");
2400             }
2401           }
2402         }
2403   }
2404   return 0;
2405 }
2406
2407
2408 // CallInst simplification
2409 //
2410 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
2411   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
2412   // visitCallSite.
2413   if (Function *F = CI.getCalledFunction())
2414     switch (F->getIntrinsicID()) {
2415     case Intrinsic::memmove:
2416     case Intrinsic::memcpy:
2417     case Intrinsic::memset:
2418       // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
2419       if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(CI.getOperand(3))) {
2420         if (NumBytes->isNullValue())
2421           return EraseInstFromFunction(CI);
2422       }
2423       break;
2424     default:
2425       break;
2426     }
2427
2428   return visitCallSite(&CI);
2429 }
2430
2431 // InvokeInst simplification
2432 //
2433 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
2434   return visitCallSite(&II);
2435 }
2436
2437 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
2438 //
2439 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
2440   bool Changed = false;
2441
2442   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
2443   // to the arguments of the call/invoke.
2444   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
2445
2446   Value *Callee = CS.getCalledValue();
2447   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
2448   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
2449   if (FTy->isVarArg()) {
2450     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
2451     // the call.
2452     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
2453            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
2454       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
2455         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
2456         // area, we can eliminate the use of the cast.
2457         Value *Op = CI->getOperand(0);
2458         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
2459           *I = Op;
2460           Changed = true;
2461         }
2462       }
2463   }
2464   
2465   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
2466 }
2467
2468 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
2469 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
2470 //
2471 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
2472   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
2473   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
2474   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
2475     return false;
2476   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
2477   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
2478
2479   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
2480   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
2481   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
2482   //
2483   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2484   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
2485
2486   // Check to see if we are changing the return type...
2487   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
2488     if (Callee->isExternal() &&
2489         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
2490         !Caller->use_empty())
2491       return false;   // Cannot transform this return value...
2492
2493     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
2494     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
2495     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
2496     // the critical edge).  Bail out in this case.
2497     if (!Caller->use_empty())
2498       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
2499         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
2500              UI != E; ++UI)
2501           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
2502             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
2503                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
2504               return false;
2505   }
2506
2507   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
2508   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
2509                                     
2510   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
2511   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
2512     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
2513     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
2514     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;    
2515   }
2516
2517   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
2518       Callee->isExternal())
2519     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
2520
2521   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
2522   // inserting cast instructions as necessary...
2523   std::vector<Value*> Args;
2524   Args.reserve(NumActualArgs);
2525
2526   AI = CS.arg_begin();
2527   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
2528     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
2529     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
2530       Args.push_back(*AI);
2531     } else {
2532       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
2533                                          *Caller));
2534     }
2535   }
2536
2537   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
2538   // now...
2539   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
2540     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
2541
2542   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
2543   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
2544     if (!FT->isVarArg()) {
2545       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
2546                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
2547     } else {
2548       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
2549       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
2550         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
2551         if (PTy != (*AI)->getType()) {
2552           // Must promote to pass through va_arg area!
2553           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
2554           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
2555           Args.push_back(Cast);
2556         } else {
2557           Args.push_back(*AI);
2558         }
2559       }
2560     }
2561
2562   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
2563     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
2564
2565   Instruction *NC;
2566   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
2567     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
2568                         Args, Caller->getName(), Caller);
2569   } else {
2570     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
2571   }
2572
2573   // Insert a cast of the return type as necessary...
2574   Value *NV = NC;
2575   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
2576     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
2577       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
2578
2579       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
2580       // non-phi, instruction in the normal successor block.
2581       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
2582         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
2583         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
2584         InsertNewInstBefore(NC, *I);
2585       } else {
2586         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
2587         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
2588       }
2589       AddUsersToWorkList(*Caller);
2590     } else {
2591       NV = Constant::getNullValue(Caller->getType());
2592     }
2593   }
2594
2595   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
2596     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
2597   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
2598   removeFromWorkList(Caller);
2599   return true;
2600 }
2601
2602
2603
2604 // PHINode simplification
2605 //
2606 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
2607   if (Value *V = hasConstantValue(&PN))
2608     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
2609
2610   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
2611   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
2612   // constants.
2613   if (PN.hasOneUse())
2614     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
2615       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
2616         bool AllConstant = true;
2617         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2618           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
2619             AllConstant = false;
2620             break;
2621           }
2622         if (AllConstant) {
2623           // Make a new PHI with all casted values.
2624           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
2625           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2626             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
2627             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
2628                              PN.getIncomingBlock(i));
2629           }
2630
2631           // Update the cast instruction.
2632           CI->setOperand(0, New);
2633           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
2634           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
2635           return &PN;                // PN is now dead!
2636         }
2637       }
2638   return 0;
2639 }
2640
2641 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
2642                                       Instruction *InsertPoint,
2643                                       InstCombiner *IC) {
2644   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
2645   const Type *VTy = V->getType();
2646   Instruction *Cast;
2647   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
2648     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
2649     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
2650                                              V->getName()), *InsertPoint);
2651   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
2652                                  *InsertPoint);
2653 }
2654
2655
2656 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
2657   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
2658   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
2659   // If so, eliminate the noop.
2660   if (GEP.getNumOperands() == 1)
2661     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
2662
2663   bool HasZeroPointerIndex = false;
2664   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
2665     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
2666
2667   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
2668     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
2669
2670   // Eliminate unneeded casts for indices.
2671   bool MadeChange = false;
2672   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2673   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
2674     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
2675       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
2676         Value *Src = CI->getOperand(0);
2677         const Type *SrcTy = Src->getType();
2678         const Type *DestTy = CI->getType();
2679         if (Src->getType()->isInteger()) {
2680           if (SrcTy->getPrimitiveSize() == DestTy->getPrimitiveSize()) {
2681             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
2682             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
2683             // 32-bit pointer platforms.
2684             if (DestTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
2685               MadeChange = true;
2686               GEP.setOperand(i, Src);
2687             }
2688           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
2689                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
2690             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
2691             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
2692             // pointer target.
2693             if (SrcTy->isSigned() || 
2694                 SrcTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
2695               MadeChange = true;
2696               GEP.setOperand(i, Src);
2697             }
2698           }
2699         }
2700       }
2701       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
2702       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
2703       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
2704       // obvious.
2705       Value *Op = GEP.getOperand(i);
2706       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
2707         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2708           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
2709                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
2710           MadeChange = true;
2711         } else {
2712           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
2713                                                 Op->getName()), GEP);
2714           GEP.setOperand(i, Op);
2715           MadeChange = true;
2716         }
2717
2718       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
2719       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
2720       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
2721         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
2722                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
2723         MadeChange = true;
2724       }
2725     }
2726   if (MadeChange) return &GEP;
2727
2728   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
2729   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
2730   // getelementptr instructions into a single instruction.
2731   //
2732   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
2733   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(PtrOp)) {
2734     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
2735   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
2736     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
2737       SrcGEPOperands.assign(CE->op_begin(), CE->op_end());
2738   }
2739
2740   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
2741     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
2742     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
2743     // avoids us creating a TON of code in some cases.
2744     //
2745     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
2746         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
2747       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
2748
2749     std::vector<Value *> Indices;
2750
2751     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
2752     bool EndsWithSequential = false;
2753     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
2754            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
2755       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
2756   
2757     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
2758     if (EndsWithSequential) {
2759       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
2760       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
2761       //
2762       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
2763       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
2764         Sum = GO1;
2765       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
2766         Sum = SO1;
2767       } else {
2768         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
2769         // target's pointer size.
2770         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
2771           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
2772             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
2773           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
2774             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
2775           } else {
2776             unsigned PS = TD->getPointerSize();
2777             Instruction *Cast;
2778             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
2779               // Convert GO1 to SO1's type.
2780               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
2781
2782             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
2783               // Convert SO1 to GO1's type.
2784               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
2785             } else {
2786               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
2787               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
2788               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
2789             }
2790           }
2791         }
2792         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
2793           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
2794         else {
2795           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
2796           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
2797         }
2798       }
2799
2800       // Recycle the GEP we already have if possible.
2801       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
2802         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
2803         GEP.setOperand(1, Sum);
2804         return &GEP;
2805       } else {
2806         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
2807                        SrcGEPOperands.end()-1);
2808         Indices.push_back(Sum);
2809         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
2810       }
2811     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) && 
2812                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
2813                SrcGEPOperands.size() != 1) { 
2814       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
2815       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
2816                      SrcGEPOperands.end());
2817       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
2818     }
2819
2820     if (!Indices.empty())
2821       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
2822
2823   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
2824     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
2825     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
2826
2827     // Scan for nonconstants...
2828     std::vector<Constant*> Indices;
2829     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
2830     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
2831       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
2832
2833     if (I == E) {  // If they are all constants...
2834       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
2835
2836       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
2837       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
2838     }
2839   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
2840     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
2841       if (HasZeroPointerIndex) {
2842         // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
2843         // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
2844         //
2845         // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
2846         //
2847         Constant *X = CE->getOperand(0);
2848         const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(CE->getType());
2849         if (const PointerType *XTy = dyn_cast<PointerType>(X->getType()))
2850           if (const ArrayType *XATy =
2851               dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
2852             if (const ArrayType *CATy =
2853                 dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
2854               if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
2855                 // At this point, we know that the cast source type is a pointer
2856                 // to an array of the same type as the destination pointer
2857                 // array.  Because the array type is never stepped over (there
2858                 // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
2859                 GEP.setOperand(0, X);
2860                 return &GEP;
2861               }
2862       }
2863     }
2864   }
2865
2866   return 0;
2867 }
2868
2869 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
2870   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
2871   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
2872     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
2873       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
2874       AllocationInst *New = 0;
2875
2876       // Create and insert the replacement instruction...
2877       if (isa<MallocInst>(AI))
2878         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
2879       else {
2880         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
2881         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
2882       }
2883
2884       InsertNewInstBefore(New, AI);
2885       
2886       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
2887       // allocas if possible...
2888       //
2889       BasicBlock::iterator It = New;
2890       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
2891
2892       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
2893       // insert our getelementptr instruction...
2894       //
2895       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
2896       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
2897
2898       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
2899       // allocation.
2900       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
2901     }
2902
2903   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
2904   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
2905   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
2906   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() && 
2907       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
2908     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
2909
2910   return 0;
2911 }
2912
2913 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
2914   Value *Op = FI.getOperand(0);
2915
2916   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
2917   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
2918     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2919       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
2920       return &FI;
2921     }
2922
2923   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
2924   // when lots of inlining happens.
2925   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
2926     return EraseInstFromFunction(FI);
2927
2928   return 0;
2929 }
2930
2931
2932 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
2933 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
2934 /// expression, or null if something is funny.
2935 ///
2936 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
2937   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
2938     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
2939
2940   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
2941   // addressing...
2942   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
2943   for (++I; I != E; ++I)
2944     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
2945       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
2946       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
2947              "Struct index out of range!");
2948       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
2949         C = CS->getOperand(CU->getValue());
2950       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
2951         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(CU->getValue()));
2952       } else {
2953         return 0;
2954       }
2955     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
2956       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
2957       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
2958       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
2959         C = CA->getOperand(CI->getRawValue());
2960       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
2961         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
2962       else
2963         return 0;
2964     } else {
2965       return 0;
2966     }
2967   return C;
2968 }
2969
2970 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
2971   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
2972
2973   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
2974   if (const PointerType *SrcTy =
2975       dyn_cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2976     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
2977     if (SrcPTy->isSized() && DestPTy->isSized() &&
2978         IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) == 
2979             IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy) &&
2980         (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
2981         (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy))) {
2982       // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
2983       // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
2984       // the result of the loaded value.
2985       Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CI->getOperand(0),
2986                                                            CI->getName()), LI);
2987       // Now cast the result of the load.
2988       return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
2989     }
2990   }
2991   return 0;
2992 }
2993
2994 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2995   Value *Op = LI.getOperand(0);
2996   if (LI.isVolatile()) return 0;
2997
2998   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
2999     if (C->isNullValue())  // load null -> 0
3000       return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
3001
3002   // Instcombine load (constant global) into the value loaded...
3003   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
3004     if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
3005       return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
3006
3007   // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded...
3008   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
3009     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
3010       if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
3011         if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
3012           if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
3013             return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
3014     } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3015       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
3016         return Res;
3017     }
3018
3019   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
3020   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
3021     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
3022       return Res;
3023
3024   return 0;
3025 }
3026
3027
3028 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
3029   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
3030   Value *X;
3031   BasicBlock *TrueDest;
3032   BasicBlock *FalseDest;
3033   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
3034       !isa<Constant>(X)) {
3035     // Swap Destinations and condition...
3036     BI.setCondition(X);
3037     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
3038     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
3039     return &BI;
3040   }
3041
3042   // Cannonicalize setne -> seteq
3043   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
3044   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
3045                       TrueDest, FalseDest)))
3046     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
3047          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
3048       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
3049       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
3050       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
3051       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
3052       // Swap Destinations and condition...
3053       BI.setCondition(NewSCC);
3054       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
3055       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
3056       removeFromWorkList(I);
3057       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3058       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
3059       return &BI;
3060     }
3061   
3062   return 0;
3063 }
3064
3065 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
3066   Value *Cond = SI.getCondition();
3067   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
3068     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
3069       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3070         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
3071         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
3072           SI.setOperand(i, ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
3073                                                 AddRHS));
3074         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
3075         WorkList.push_back(I);
3076         return &SI;
3077       }
3078   }
3079   return 0;
3080 }
3081
3082
3083 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
3084   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
3085                  WorkList.end());
3086 }
3087
3088 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
3089   bool Changed = false;
3090   TD = &getAnalysis<TargetData>();
3091
3092   for (inst_iterator i = inst_begin(F), e = inst_end(F); i != e; ++i)
3093     WorkList.push_back(&*i);
3094
3095
3096   while (!WorkList.empty()) {
3097     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
3098     WorkList.pop_back();
3099
3100     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
3101     // Check to see if we can DIE the instruction...
3102     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
3103       // Add operands to the worklist...
3104       if (I->getNumOperands() < 4)
3105         AddUsesToWorkList(*I);
3106       ++NumDeadInst;
3107
3108       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3109       removeFromWorkList(I);
3110       continue;
3111     }
3112
3113     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
3114     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
3115       // Add operands to the worklist...
3116       AddUsesToWorkList(*I);
3117       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
3118
3119       ++NumConstProp;
3120       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3121       removeFromWorkList(I);
3122       continue;
3123     }
3124
3125     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
3126     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
3127       ++NumCombined;
3128       // Should we replace the old instruction with a new one?
3129       if (Result != I) {
3130         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
3131                         << "    New = " << *Result);
3132
3133         // Everything uses the new instruction now.
3134         I->replaceAllUsesWith(Result);
3135
3136         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
3137         WorkList.push_back(Result);
3138         AddUsersToWorkList(*Result);
3139
3140         // Move the name to the new instruction first...
3141         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
3142         Result->setName(OldName);
3143
3144         // Insert the new instruction into the basic block...
3145         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
3146         InstParent->getInstList().insert(I, Result);
3147
3148         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
3149         // use counts.
3150         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3151           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
3152             WorkList.push_back(OpI);
3153
3154         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
3155         // we do not process an instruction that has been deleted.
3156         removeFromWorkList(I);
3157
3158         // Erase the old instruction.
3159         InstParent->getInstList().erase(I);
3160       } else {
3161         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
3162
3163         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
3164         // if so, remove it.
3165         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
3166           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
3167           // use counts.
3168           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3169             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
3170               WorkList.push_back(OpI);
3171           
3172           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
3173           // occurrances of this instruction.
3174           removeFromWorkList(I);
3175           I->getParent()->getInstList().erase(I);
3176         } else {
3177           WorkList.push_back(Result);
3178           AddUsersToWorkList(*Result);
3179         }
3180       }
3181       Changed = true;
3182     }
3183   }
3184
3185   return Changed;
3186 }
3187
3188 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
3189   return new InstCombiner();
3190 }
3191